Matlab und Tools für die Simulation dynamischer Systeme: [Simulink ; Control-System-Toolbox ; Nonlinear-Control-Design-Blockset ; System-Identification-Toolbox ; Stateflow ; Fuzzy-Logic-Toolbox]
Gespeichert in:
| Hauptverfasser: | , |
|---|---|
| Format: | Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
München [u.a.]
Addison-Wesley
2002
|
| Schriftenreihe: | Scientific computing
|
| Schlagworte: | |
| Online-Zugang: | Inhaltsverzeichnis |
| Beschreibung: | Literaturverzeichnis Seite 539-547 Literaturverzeichnis Seite 539-544 |
| Beschreibung: | 551 S. graph. Darst. 1 CD-ROM (12 cm) |
| ISBN: | 3827318955 |
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INHALTSVERZEICHNIS
VORWORT
.
13
UEBER
DIESES
BUCH
.14
DANKSAGUNG
.
16
1
MATLAB-GRUNDLAGEN
.
17
1.1
EINFUEHRUNG
.
17
1.1.1
STARTEN
.
17
1.1.2
AUSFUEHREN
DER
MATLAB-FUNKTIONEN
IM
KOMMANDO
FENSTER
19
1.1.3
DIE
ONLINE-HILFE
.
21
1.2
INTERAKTIVES
ARBEITEN
IN
MATLAB
.
23
1.2.1
MATLAB-VARIABLEN
.
24
1.2.2
KOMPLEXE
VARIABLEN
.
25
1.2.3
VEKTOREN
UND
MATRIZEN
.
25
1.2.4
VERGLEICHSOPERATIONEN
UND
LOGISCHE
OPERATIONEN
.
29
1.2.5
ELEMENTARE
MATHEMATISCHE
FUNKTIONEN
.
30
1.2.6
EINFACHE
DATENANALYSE
.
30
1.2.7
ABSPEICHERN
DER
ARBEITSSITZUNG
IM
INTERAKTIVEN
MODUS
.
31
1.3
MATLAB-PROGRAMME
.
32
1.3.1
PROGRAMMBEISPIEL
.
32
1.3.2
NEUE
FUNKTIONEN
BILDEN
.
33
1.4
PROGRAMMFLUSSSTEUERUNG
.
35
1.4.1
DIE
FOR-SCHLEIFE
.
35
1.4.2
DIE
WHILE-SCHLEIFE
.
36
1.4.3
SWITCH/CASE-ANWEISUNG
.
36
1.4.4
DIE
IF-ANWEISUNG
.
36
1.5
ZEICHENKETTEN
(STRINGS)
.
37
1.5.1
DIE
EVAL
UND
FEVAL-FUNKTION
.
37
1.6
POLYNOME
.
38
1.7
FUNKTIONEN
FUER
DIE
FOURIER-ANALYSE
.
39
1.8
GRAPHIK
.
40
1.8.1
2D
UND
3D-DARSTELLUNGEN
MIT
PLOT
UND
PLOT3
.
40
1.8.2
LOGARITHMISCHE
ACHSEN
.
42
1.8.3
AXIS-BEFEHL
.
44
1.8.4
SUBPLOTS
.
44
1.8.5
DARSTELLUNG
DISKRETER
DATEN
MIT
STEM
UND
STAIRS
.
45
1.8.6
DARSTELLUNG
EINER
MATRIX
ALS
FLAECHE
UND/ODER
KONTUR
.
47
6
INHALTSVERZEICHNIS
1.8.7
GRAPHISCHE
EIGENSCHAFTEN
.
49
1.8.8
ERZEUGUNG
VON
GRAPHISCHEN
OBJEKTEN
.
52
1.9
EINIGE
NUETZLICHE
TRICKS
.
53
1.9.1
AENDERN
DER
EIGENSCHAFTEN
DER
BESCHRIFTUNGEN
.
54
1.9.2
PLATZIEREN
VON
TEXT
AUSSERHALB
DER
ACHSEN
.
54
1.9.3
AENDERN
DER
TICK-STELLEN
.
55
1.10
INPUT/OUTPUT-DATEIEN
.
56
1.10.1
LESEN
UND
SCHREIBEN
IN
ASCII-FORMAT
.
56
1.10.2
LESEN
UND
SCHREIBEN
VON
BINAERDATEN
.
59
1.11
DER
IMPORT-WIZARD
VON
MATLAB
6
.
59
1.12
WEITERE
FUNKTIONEN
FUER
IMPORT
UND
EXPORT
VON
TEXTDATEIEN
.
61
1.13
WEITERE
I/O-FUNKTIONEN
FUER
BINAERDATEIEN
.
62
1.14
NEUE
DATENSTRUKTUREN
.
63
1.14.1
MEHRDIMENSIONALE
FELDER
.
63
1.14.2
CELL-FELDER
.
64
1.14.3
STRUKTUR-VARIABLEN
.
65
1.15
PRIVATE
VERZEICHNISSE
UND
UNTERFUNKTIONEN
.
66
1.16
DIE
SPEZIELLE
VARIABLE
END
.
67
1.17
VARIABLE
ANZAHL
VON
FUNKTIONSARGUMENTEN
.
67
1.18
PROJEKT:
LINEARES
FEDER-MASSE-SYSTEM
.
68
2
DIFFERENTIALGLEICHUNGEN
IN
MATLAB
.
81
2.1
ODES
UND
DAES
MIT
ANFANGSWERTEN
.
81
2.1.1
EINFACHES
BEISPIEL
.
83
2.1.2
DIE
MASSE-MATRIX
UND
DIE
DAE-EIGENSCHAFTEN
.
91
2.2
RANDWERTPROBLEME
FUER
ODES
.
95
2.2.1
BEISPIEL
FUER
DEN
EINSATZ
DES
SOLVERS
BVP4C
.
97
2.2.2
VERBESSERN
DER
EIGENSCHAFTEN
DES
BVP4C-SOLVERS
.
100
2.3
PARTIELLE
DIFFERENTIALGLEICHUNGEN
.
101
2.3.1
DER
MATLAB
PDE-SOLVER
.
102
2.3.2
BEISPIEL
FUER
DEN
EINSATZ
DES
SOLVERS
PDEPE
.
103
2.4
SCHLUSSFOLGERUNGEN
.
F
.
105
2.5
PROJEKTE
.
106
2.5.1
NICHTLINEARE
DIFFERENTIALGLEICHUNG
AUS
DER
SCHWINGUNGSLEHRE
106
2.5.2
MECHANISCHES
NICHTLINEARES
SCHWINGUNGSSYSTEM
.
108
3
MATLAB-FUNKTIONEN
ZUR
FOURIER-ANALYSE
.
111
3.1
UEBERSICHT
DER
FUNKTIONEN
.
111
3.2
DIE
KONTINUIERLICHE
FOURIER-TRANSFORMATION
.
112
3.3
DIE
DISCRETE-TIME-FOURIER-TRANSFORMATION
.
119
3.4
DIE
DISCRETE-FOURIER-TRANSFORMATION
.
120
INHALTSVERZEICHNIS
7
3.5
DIE
FOURIER-REIHE
UND
IHRE
ANNAEHERUNG
DURCH
DIE
FFT
.
122
3.5.1
GIBBS
PHAENOMEN
.
128
3.5.2
PARSEVALS
THEOREM
.
129
3.5.3
BERECHNUNG
DER
FOURIER-REIHE
UEBER
DIE
FFT
.
130
3.5.4
DER
LEAKAGE-EFFEKT
.
136
3.6
DIE
ANNAEHERUNG
DER
FOURIER-TRANSFORMATION
DURCH
DIE
FFT
.
141
3.6.1
BERECHNUNG
DER
FOURIER-TRANSFORMATION
UEBER
DIE
FFT
.
.
142
3.6.2
FOURIER-TRANSFORMATION
DES
AUSGANGS
DER
LINEAREN
ZEITINVARIANTEN
SYSTEME
147
3.7
ANHANG
.
149
3.7.1
ALIASING
ODER
VERSCHIEBUNG
IM
FREQUENZBEREICH
ALS
MANGELNDE
EINDEUTIGKEIT
DER
DISKRETEN
SIGNALE
149
3.8
PROJEKTE
.
151
3.8.1
DIE
FFT
DER
SEQUENZEN
MIT
NULLWERTERWEITERUNGEN
.
151
3.8.2
DIE
BERECHNUNG
DER
FALTUNG
UND
KORRELATION
MIT
HILFE
DER
FFT
155
3.8.3
DAS
SPEKTRUM
EINES
KOMPLEXEN
SIGNALS
.
159
4
SIMULINK-ERWEITERUNG
.
163
4.1
AUFBAU
EINES
EINFACHEN
MODELLS
.
163
4.2
ERWEITERUNGEN
DES
EINFACHEN
MODELLS
.
168
4.3
DIE
ARBEITSWEISE
VON
SIMULINK
.
174
4.3.1
ZERO-CROSSINGS
.
175
4.4
SIMULATION
KONTINUIERLICHER
SYSTEME
.
176
4.4.1
INTEGRATOR-BLOCK
.
176
4.4.2
ALGEBRAISCHE
SCHLEIFEN
.
179
4.4.3
DIE
FUNKTIONSBLOECKE
FEN
UND
MATLAB-FCN
.
182
4.5
ZEITDISKRETE
UND
GEMISCHTE
SYSTEME
.
184
4.6
FIXED-STEP
GEGENUEBER
VARIABLE-STEP
.
185
4.7
SIMULINK-SOLVER
.
187
4.8
AUFRUF
DER
SIMULATION
AUS
DER
MATLAB-UMGEBUNG
.
188
4.8.1
AUFRUF
DER
SIMULATION
AUS
MATLAB-FUNKTIONEN
.
190
4.9
ERMITTLUNG
DER
EIGENSCHAFTEN
EINES
MODELLS
.
191
4.10
LINEARISIERUNG
UND
ERMITTLUNG
DES
GLEICHGEWICHTSZUSTANDS
.
193
4.10.1
LINEARISIERUNG
.
193
4.11
UNTERSYSTEME
.
196
4.11.1
ERSTE
METHODE
ZUR
ERZEUGUNG
VON
UNTERSYSTEMEN
.
196
4.11.2
ZWEITE
METHODE
ZUR
ERZEUGUNG
VON
UNTERSYSTEMEN
.
199
4.12
MASKIERTE
BLOECKE
.
201
4.12.1
DAS
EDITIEREN
DES
ICONS
.
204
8
INHALTSVERZEICHNIS
4.13
EINIGE
HINWEISE
.
206
4.13.1
BLOECKE
FUER
UEBERTRAGUNGSFUNKTIONEN
LINEARER
ZEITINVARIANTER
SYSTEME
206
4.13.2
MODELL-UMWANDLUNGEN
.
214
4.14
STEUERUNG
UND
SYNCHRONISATION
DER
SIMULATIONEN
.
215
4.14.1
EINSATZ
DER
SWITCH-BLOECKE
.
215
4.14.2
BEDINGTE
AUSFUEHRUNG
VON
UNTERSYSTEMEN
.
218
4.14.3
DER
HIT-CROSSING-FUNKTIONSBLOCK
.
221
4.14.4
DER
MERGE-BLOCK
.
221
4.14.5
GOTO-,
FROM-UND
ANDERE
NUETZLICHE
BLOECKE
.
223
4.15
SIMULATION
NICHTLINEARER
UND
ZEITVARIANTER
SYSTEME
.
225
4.15.1
NACHBILDUNG
VON
NICHTLINEARITAETEN
MIT
DEN
BLOECKEN
DER
BIBLIOTHEK
FUNCTION
&
TABLES
225
4.15.2
SIMULATION
ZEITVARIANTER
SYSTEME
.
228
4.16
SIMULATION
VON
ZUFAELLIGEN
PROZESSEN
.
232
4.16.1
SIMULATION
WEISSER,
NORMAL
VERTEILTER
RAUSCHSIGNALE
.
233
4.16.2
SIMULATION
WEISSER
RAUSCHSIGNALE
FUER
DISKRETE
SYSTEME
.
.
235
4.16.3
SIMULATION
VON
RAUSCHSIGNALEN
MIT
BELIEBIGER
SPEKTRALDICHTE
236
4.16.4
BEISPIEL
FUER
EIN
SYSTEM
MIT
ZUFAELLIGER
ANREGUNG
.
237
4.17
SIMULATION
EINES
SCHWIERIGEN
SYSTEMS
.
242
4.18
ERZEUGUNG
EINER
EIGENEN
BIBLIOTHEK
.
244
4.19
PROJEKTE
.
246
4.19.1
SIMULATION
VON
OPERATIONSVERSTAERKERN
.
246
4.19.2
SIMULATION
EINES
FEDER-MASSE-SYSTEMS
MIT
HAFT
UND
GLEITREIBUNG
253
5
CONTROL-SYSTEM-TOOLBOX:
KLASSISCHE
VERFAHREN
.
259
5.1
LTI-MODELLE
.
259
5.1.1
ERZEUGUNG
VON
TRANSFER-FUNCTION-MODELLEN
.
261
5.1.2
POL-NULLSTELLENMODELLE
.
263
5.1.3
ZUSTANDSMODELLE
.
264
5.1.4
DESCRIPTOR-ZUSTANDSMODELLE
.
265
5.1.5
FRD-MODELLE
.
266
5.1.6
ZEITDISKRETE
MODELLE
.
267
5.1.7
ERHALTUNG
DER
PARAMETER
DER
MODELLE
.
270
5.1.8
LTI-EIGENSCHAFTEN
.
270
5.1.9
UMWANDLUNG
DER
LTI-MODELLE
.
274
5.1.10
OPERATIONEN
AN
LTI-MODELLEN
.
276
5.1.11
EINFUEGEN
VON
VERSPAETUNGEN
IN
DEN
LTI-MODELLEN
.
279
5.1.12
DIE
PADE-ANNAEHERUNG
DER
VERSPAETUNGEN
.
281
5.1.13
UMWANDLUNG
KONTINUIERLICH/DISKRET
UND
UMGEKEHRT
.
282
INHALTSVERZEICHNIS
9
5.1.14
FELDER
VON
LTI-MODELLEN
.
285
5.1.15
SIMULINK-BLOCK
FUER
LTI-SYSTEME
.
286
5.2
WERKZEUGE
ZUR
ANALYSE
VON
LTI-MODELLEN
.
287
5.2.1
FUNKTIONEN
ZUR
BESTIMMUNG
DER
DYNAMIK
.
287
5.2.2
SPEZIELLE
FUNKTIONEN
ZUR
ANALYSE
VON
SS-MODELLEN
.
288
5.2.3
DIE
ZEIT
UND
FREQUENZANTWORT
.
289
5.2.4
REDUZIERUNG
DER
ORDNUNG
VON
LTI-MODELLEN
.
296
5.3
LTI-VIEWER
.
298
5.4
SIMULINK
LTI-VIEWER
.
306
5.5
ENTWICKLUNG
VON
REGLERN
FUER
SISO-SYSTEME
.
308
5.6
PROJEKTE
.
314
5.6.1
UNTERSUCHUNG
EINES
BOHRHAMMERS
.
314
5.6.2
MODELL
EINES
KAPAZITIVEN
MIKROFONS
.
319
5.6.3
UNTERSUCHUNG
EINES
SERVOSYSTEMS
MIT
DEM
SIMULINK
VIEWER
322
6
CONTROL-SYSTEM-TOOLBOX:
ZUSTANDSREGLER
.
327
6.1
EINFUEHRUNG
.
327
6.2
EINFACHES
BEISPIEL
FUER
DIE
POLPLATZIERUNG
.
328
6.3
POLPLATZIERUNG
FUER
EIN
SERVOSYSTEM
.
333
6.4
BEOBACHTER
.
340
6.5
OPTIMALE
LQR-REGELUNG
.
345
6.6
WEITERE
BEOBACHTER
UND
SCHAETZER
VON
ZUSTANDSVARIABLEN
.
351
6.7
KALMAN-FILTER
FUER
DIE
SCHAETZUNG
DER
ZUSTANDSVARIABLEN
.
357
6.8
DISKRETES
KALMAN-FILTER
.
363
6.9
LQG-REGELUNGSEXPERIMENT
.
366
6.9.1
LQR-REGELUNG
FUER
MIMO-SYSTEM
.
368
6.10
PROJEKTE
.
373
6.10.1
STABILISIERUNG
EINES
PROZESSES
UEBER
POLPLATZIERUNG
.
373
6.10.2
LQR-REGELUNG
(UEBUNG)
.
377
6.10.3
LQR-REGELUNG
(UEBUNG)
.
378
6.10.4
ENTWERFEN
EINES
BEOBACHTERS
(UEBUNG)
.
379
6.10.5
ENTWICKLUNG
EINES
KALMAN-FILTERS
.
380
7
NONLINEAR-CONTROL-DESIGN-BLOCKSET:
ENTWERFEN
VON
NICHTLINEAREN
SYSTEMEN
.
385
7.1
EINFACHES
BEISPIEL
.
385
7.2
EINSATZ
DES
NCD-WERKZEUGS
ZUR
IDENTIFIKATION
EINES
SYSTEMS
.
388
7.3
OPTIMIERUNG
DER
POLPLATZIERUNG
.
391
7.4
PROJEKTE
.
396
7.4.1
NICHTLINEARE
FUELLSTANDSREGELUNG
.
396
7.4.2
REGELUNG
EINER
WEGLOSEN
WAAGE
.
400
10
INHALTSVERZEICHNIS
8
SYSTEM-IDENTIFICATION-TOOLBOX
UND
-BLOCKSET
.
403
8.1
DAS
VERFAHREN
DES
KLEINSTEN
QUADRATISCHEN
FEHLERS
.
403
8.2
IMPULSANTWORT,
FREQUENZBESCHREIBUNG
UND
SPEKTREN
.
407
8.3
DIE
POLYNOMIALE
DARSTELLUNG
DER
UEBERTRAGUNGSFUNKTIONEN
.
409
8.3.1
DAS
ARX-UND
AR-MODELL
.
409
8.3.2
DAS
ARMAX-MODELL
.
412
8.3.3
DAS
OUTPUT-ERROR-MODELL
.
414
8.3.4
DAS
BOX-JENKINS-MODELL
.
415
8.4
DARSTELLUNG
MIT
ZUSTANDSMODELLEN
.
417
8.4.1
IDENTIFIKATION
EINES
SS-MODELLS
.
419
8.5
SCHAETZUNG
DER
IMPULSANTWORT
.
420
8.6
IDENTIFIKATION
DES
FREQUENZGANGES
.
426
8.7
EINIGE
SPEZIELLE
THEMEN
UND
HINWEISE
.
430
8.7.1
DIE
MODELLIERUNG
VON
ZEITSEQUENZEN
(TIME-SERIES)
.
431
8.7.2
ANWENDUNG
PERIODISCHER
EINGANGSSIGNALE
.
435
8.7.3
DIE
VERBINDUNG
ZWISCHEN
DER
CONTROL-SYSTEM-TOOLBOX
UND
DER
SYSTEM-IDENTIFICATION-TOOLBOX
437
8.7.4
DIE
UNTERSCHIEDE
IN
DEN
DARSTELLUNGEN
.
441
8.7.5
LOKALE
MINIMA
UND
DIE
ANFANGSBEDINGUNGEN
.
442
8.7.6
ANFANGSZUSTAENDE,
KOVARIANZMATRIX
UND
VERSPAETUNGEN
.
.
443
8.7.7
LINEARE
REGRESSIONSMODELLE
.
445
8.7.8
DIE
INTERPRETATION
DER
LOSS-FUNCTION
.
446
8.7.9
PARAMETER-REIHENFOLGE
.
447
8.7.10
KOMPLEXE
DATEN
UND
UNERWARTETE
ERGEBNISSE
.
448
8.8
REKURSIVE
PARAMETERSCHAETZUNG
.
450
8.8.1
DER
GRUNDLEGENDE
ALGORITHMUS
.
450
8.8.2
DIE
WAHL
EINER
ANPASSUNG
.
451
8.9
REFERENZLISTE
.
455
8.10
DER
SYSTEM-IDENTIFICATION-BLOCKSET
.
458
8.11
DIE
GRAPHISCHE
BEDIENOBERFLAECHE
DER
SYSTEM-IDENTIFICATION-TOOLBOX
460
8.11.1
DIE
VORBEREITUNG
DER
DATEN
.
463
8.11.2
DIE
SCHAETZUNG
DER
MODELLE
.
468
8.12
PROJEKTE
.
470
8.12.1
IDENTIFIKATION
EINES
PROZESSES
AUS
EINEM
REGELUNGSSYSTEM
.
470
8.12.2
VERGLEICH
EINIGER
IDENTIFIKATIONSVERFAHREN
.
473
9
STATEFLOW
.
479
9.1
EINLEITUNG
.
479
9.2
KONSTRUKTION
UND
SIMULATION
EINES
EINFACHEN
MODELLS
.
480
9.2.1
DER
EDITOR
.
480
9.2.2
DER
EXPLORER
.
482
INHALTSVERZEICHNIS
11
9.2.3
INTERPRETATION
VON
ZUSTANDSDIAGRAMMEN
.
483
9.2.4
SIMULATION
UND
ANIMATION
VON
ZUSTANDSDIAGRAMMEN
.
.
.
485
9.3
MODELLBILDUNG
MIT
STATEFLOW
.
487
9.3.1
SICHT
UND
MODELLBILDUNG
.
487
9.3.2
SEQUENTIELLE
ZUSTAENDE
(EXCLUSIVE
DECOMPOSITION)
.
488
9.3.3
PARALLELE
ZUSTAENDE
(PARALLEL
DECOMPOSITION)
.
492
9.3.4
HYBRIDE
SYSTEME
(STATE
EVENTS)
.
497
9.4
NOTATION
UND
SEMANTIK
VON
STATEFLOW
.
500
9.4.1
ACTION
LANGUAGE
.
500
9.4.2
INNER
TRANSITIONS
.
504
9.4.3
DEBUGGER
.
505
9.5
PROJEKT:
STEUERUNG
EINES
DRUCKKESSELS
.
507
9.5.1
BESCHREIBUNG
DER
ANLAGE
UND
PROBLEMFORMULIERUNG
.
507
9.5.2
STEUERUNGSENTWURF
.
509
9.5.3
TEST
UND
IMPLEMENTIERUNG
.
513
10
FUZZY-LOGIC-TOOLBOX
.
515
10.1
EINLEITUNG
.
515
10.2
FUZZY-CONTROL
.
516
10.2.1
GROBANALYSE
DER
REGELSTRECKE
.
517
10.2.2
DER
FIS
EDITOR
.
519
10.2.3
DER
MEMBERSHIP-FUNCTION-EDITOR
(FUZZYFIZIERUNG)
.
522
10.2.4
DER
RULE
EDITOR
(REGELBASIS
UND
INFERENZ-VORGANG)
.
524
10.2.5
DIE
FIS
DATENSTRUKTUR
.
526
10.2.6
SIMULATION
EINES
FIS
.
528
10.3
NEURO-FUZZY
.
533
10.3.1
SUGENO-TYPE
FIS
.
533
10.3.2
ANFIS
.
534
10.4
PROJEKT:
APPROXIMATION
EINER
NICHTLINEARITAET
.
534
11
LITERATUR
.
539
STICHWORTVERZEICHNIS
.
545 |
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