计算机辅助设计与工程计算
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智能控制及其MATLAB实现李国勇编著内容简介目录本书系统地论述了神经网络控制、模糊逻辑控制和模型预测控制系统的基本概念、工作原理、控制算法及其利用MATLAB和Simulink实现的方法。该书取材先进实用,讲解深入浅出,各章均有大量用MATLAB编写的仿真实例,便于读者掌握和巩固所学知识。 本书可作为从事智能控制与智能系统研究、设计和应用的科学技术人员的参考用书,也可作为高等院校自动化、计算机、电子和通信以及机电工程等专业研究生和高年级本科生的教材。今天,随着科学技术的迅猛发展,神经网络正以极大的魅力吸引着世界上众多专家、学者为之奋斗。人工神经网络特有的非线性适应性信息处理能力,克服了传统人工智能方法对于直觉,如模式、语音识别、非结构化信息处理方面的缺陷,使之在神经专家系统、模式识别、智能控制、组合优化、预测等领域得到成功应用。人工神经网络与其他传统方法相结合,将推动人工智能和信息处理技术不断发展。近年来,人工神经网络正向模拟人类认知的道路上更加深入发展,与模糊系统、遗传算法、进化机制等结合,形成计算智能,成为人工智能的一个重要方向,将在实际应用中得到发展。模糊控制作为结合传统的基于规则的专家系统、模糊集理论和控制理论的成果而诞生,它是以模糊集合论、模糊语言变量及模糊逻辑推理为基础的一种计算机控制。在模糊控制中,并不是像传统控制那样需要对被控过程进行定量的数学建模,而是试图通过从能成功控制被控过程的领域专家那里获取知识,即专家行为和经验。从线性控制与非线性控制的角度分类,模糊控制是一种非线性控制;从控制器智能性看,模糊控制属于智能控制的范畴,而且它已成为目前实现智能控制的一种重要而又有效的手段。模糊神经网络控制在控制领域里已经成为一个研究热点,其原因在于两者之间的互补性质。神经网络和模糊系统均属于无模型的估计器和非线性动力学系统,也是一种处理不确定性、非线性和其他不确定问题的有力工具。模型预测控制(Model Predictive Control,MPC)是20世纪80年代初开始发展起来的一类新型计算机控制算法。该算法直接产生于工业过程控制的实际应用,并在与工业应用的紧密结合中不断完善和成熟。模型预测控制算法采用了多步预测、滚动优化和反馈校正等控制策略,因而具有控制效果好、鲁棒性强、对模型精确性要求不高的优点。广义预测控制作为一种新型的远程预测控制方法,集多种算法的优点为一体,具有较好的性能,受到人们的重视。该算法以CARIMA模型为基础,采用了长时段的优化性能指标,结合辨识和自校正机制,具有较强的鲁棒性和模型要求低等特点,并有广泛的适用范围。这个算法可克服广义最小方差(需要试凑控制量的加权系数)、·极点配置(对阶的不确定性十分敏感)等自适应算法中存在的缺点。近年来,广义预测控制算法在国内外控制理论界已引起了广泛的重视,它可看成是迄今所知的自校正控制方法中最为接近具有鲁棒性的一种。神经网络、模糊逻辑和预测控制等新学科相结合,正在显示出其巨大的应用潜力.针对神经网络、模糊逻辑和预测控制的迅速推广应用,MathWorks公司在其MATLAB版中添加了神经网络、模糊逻辑和预测控制工具箱。该工具箱由长期从事神经网络、模糊逻辑和预测控制研究与开发工作的有关专家和技术人员编制。工具箱提供了许多进行神经网络、模糊逻辑和侦测控制设计和分析的工具函数,这给用尸带来了极大的方便。即使不了解算法的本质,也可以直接应用功能丰富的函数来实现自己的目的。这些函数编程简单,可为使用者节省大量的编程时间,使其能够把更多的精力投入到网络设计而不是具体程序实现上。本书就是本着把当前国际控制界最为流行的面向工程与科学计算的高级语MATL~d3与神经网络、模糊逻辑和预测控制结合起来的宗旨编写的。本书主要从三个方面阐述了神经网络、模糊逻辑和预测控制系统的数字仿真方法。第1种方法为采用MATLAB语言根据具体的控制算法编程进行仿真;第2种方法为利用MATLAB提供的神经网络、模糊逻辑和预测控制工具箱函数直接进行仿真;第3种方法为根据Simulink动态仿真环境进行仿真。其中,第2种方法最为简单,它不需要了解算法的本质;第3种方法最为直观,它可以在运行仿真时观察仿真结果;第1种方法最为复杂,它需要了解算法的本质,要根据不同的控制算法进行具体编程,但这种方法也最为灵活,使用者可以根据自己所提出的新算法任意编程,该方法主要用于对某种新控制算法的仿真和应用。当然,利用其他计算机语言也可根据控制算法进行具体编程,但相比较而言,以利用MATLAB编程最为简单,原因是MATLAB具有强大的矩阵运算和图形处理功能。而第2种和第3种方法较适合于初学者,主要用于对某种成熟控制算法的仿真和应用。全书分3篇共9章,系统地论述了神经网络控制、模糊逻辑控制和模型预测控制的基本概念、工作原理和控制算法及其利用MATLAB和Simulink对其实现的方法。本书可作为高等院校自动化、计算机和机电工程等电子信息类专业本科生和研究生的教材,也可作为从事智能控制与智能系统研究、设计和应用的科学技术人员的参考用书。鉴于本书的通用性和实用性较强,故它也可作为从事自动控制及相关专业的教学、研究、设计人员和工程技术人员的参考用书。在本书的出版过程中,电子工业出版社应用电子技术图书事业部张榕编辑和高等教育教材事业部韩同平编辑给予了大力支持与帮助,作者在此表示深深的谢意。作者还要特别感谢参考文献中所列教材、专著及论文的作者们,正是这些优秀的作品为作者提供了非常丰富的营养,使得作者能够在自己的教学与科研的基础上汲取各家之长,形成一本具有自己特色的著作。由于作者水平有限,书中难免有遗漏与不当之处,恳请各位专家和广大读者批评指正。 第1章神经网络控制理论1.1神经网络的基本概念1.1.1生物神经元的结构与功能特点1.1.2人工神经元模型1.1.3神经网络的结构1.1.4神经网络的工作方式1.1.5神经网络的学习1.1.6神经网络的分类1.2典型神经网络的模型1.2.1MP模型1.2.2感知机神经网络1.2.3自适应线性神经网络1.2.4 BP神经网络1.2.5径向基神经网络1.2.6竞争学习神经网络1.2.7学习向量量化(LVQ)神经网络1.2.8Elman神经网络1.2.9 Hopfield神经网络1.2.10Boltzmann神经网络1.2.11神经网络的训练1.3神经网络控制系统1.3.1神经控制的基本原理1.3.2神经网络在控制中的主要作用1.3.3神经网络控制系统的分类第2章MATLAB神经网络工具箱函数2.1感知机神经网络工具箱函数9 9线性神经网工具箱函数. 2.3BP神经网络工具箱函数2.4径向基神经网络工具箱函数2.5自组织神经网络工具箱函数2.6学习向量量化(LVQ)神经网络工具箱函数2.7Elman神经网络工具箱函数2.8Hopfield神经网络工具箱函数2.9MATLAB神经网络工具箱的图形用户界面第3章基于Simulink的神经网络控制系统3.1基于Simulink的神经网络模块-3.1.1模块的设置3.1.2模块的生成3.2基于Simulink的三种典型神经网络控制系统3.2.1神经网络模型预测控制3.2.2反馈线性化控制3.2.3模型参考控制第二篇摸糊逻辑控制及其MATLAB实现第4章模糊逻辑控制理论4.1模糊逻辑理论的基本概念4.1.1模糊集合及其运算4.1.2模糊关系及其合成4.1.3模糊向量及其运算4.1.4模糊逻辑规则4.1.5模糊逻辑推理4.2模糊逻辑控制系统的基本结构4.2.1模糊控制系统的组成4.2.2模糊控制器的基本结构4.2.3模糊控制器的维数4.2.4模糊控制中的几个基本运算操作4.3模糊逻辑控制系统的基本原理4.3.1模糊化运算4.3.2数据库4.3.3规则库-4.3.4模糊推理-4.3.5清晰化计算4.4离散论域的模糊控制系统的设计4.5具有PID功能的模糊控制器第5章MATLAB模糊逻辑工具箱函数5.1MATLAB模糊逻辑工具箱简介5.1.1模糊逻辑工具箱的功能特点5.1.2模糊推理系统的基本类型5.1.3模糊逻辑系统的构成5.2利用模糊逻辑工具箱建立模糊推理系统5.2.1模糊推理系统的建立、修改与存储管理5.2.2模糊语言变量及其语言值5.2.3模糊语言变量的隶属度5.2.4模糊规则的建立与修改5.2.5模糊推理计算与去模糊化5.3MATLAB模糊逻辑工具箱的图形用户界面5.3.1模糊推理系统编辑器(Fuzzy)5.3.2隶属度函数编辑器(Mfedit)5.3.3模糊规则编辑器(Ruleedit)5.3.4模糊规则浏览器(Ruleview)5.3.5模糊推理输入输出曲面视图(Suffview)5.4基于Simulink的模糊逻辑的系统模块第6章模糊神经和模糊聚类及其MATLAB实现6.1基于标准模型的模糊神经网络6.1.1模糊系统的标准模型6.1.2系统结构6.1.3学习算法6.2基于Takagi-Sugeno模型的模糊神经网络6.2.1模糊系统的Takagi-Sugeno模型6.2.2系统结构6.2.3学习算法63MATLAB模糊神经工具箱函数6.3.1模糊神经系统的建模函数6.3.2采用网格分割方式生成模糊推理系统函数6.3.3MATLAB模糊神经推理系统的图形用户界面6.4 MATLAB模糊聚类函数6.4.1模糊C-均值聚类函数6.4.2减法聚类函数6.4.3基于减法聚类的模糊推理系统建模函数第三篇预测控制及其MATLAB实现第7章预测控制理论7.1动态矩阵控制理论7.1.1预测模型7.1.2滚动优化7.1.3误差校正7.2广义预测控制理论7.2.1预测模型-7.2.2滚动优化7.2.3反馈校正7.3预测控制理论分析7.3.1广义预测控制的性能分析7.3.2广义预测控制与动态矩阵控制规律的等价性证明7.3.3广义预测控制与动态矩阵控制的比较第8章MATlAB预测控制工具箱函数8.1系统模型辨识函数8.1.1数据向量或矩阵的归一化8.1.2基于线性回归方法的脉冲响应模型辨识8.1.3脉冲响应模型转换为阶跃响应模型8.1.4模型的校验8.2系统模型建立与转换函数8.2.1模型转换8.2.2模型建立8.3基于阶跃响应模型的控制器设计与仿真函数8.3.1输入/输出有约束的模型预测控制器设计与仿真8.3.2输入/输出无约束的模型预测控制器设计8.3.3计算由阶跃响应模型构成的闭环系统模型8.4基于状态空间模型的预测控制器设计函数8.4.1输入/输出有约束的状态空间模型预测控制器设计8.4.2输入/输出无约束的状态空间模型预测控制器设计8.4.3状态估计器设计8.5系统分析与绘图函数8.5.1计算和绘制系统的频率响应曲线8.5.2计算频率响应的奇异值8.5.3计算系统的极点和稳态增益矩阵8.5.4系统分析和绘图8.6通用功能函数8.6.1通用模型转换8.6.2方程求解8.6.3离散系统的分析第9章隐式广义预测自校正控制及其MATLAB实现9.1单输入单输出系统的隐式广义预测自校正控制算法9.2多输入多输出系统的隐式广义预测自校正控制算法9.3仿真研究9.3.1单输入单输出系统的仿真研究9.3.2多输入多输出系统的仿真研究附录A隐式广义预测自校正控制仿真程序清单附录BMATLAB函数一览表附录CM灯LAB函数分类索引参考文献 -
Protel DXP基础教程韩亚萍编著本书以Altium公司推出的ProtelDXP最新版本为蓝本,具体介绍了应用电子电路方面计算机辅助设计的Protel软件所必须掌握的最基本的功能及基础知识。全书共分为11章,涵盖了ProtelDXP中的原理图设计和PCB电路板设计这两大主体内容。在第10章介绍了原理图与PCB的交互操作,掌握操作可以在进行原理图设计的时候就能对PCB板进行规划,在进行PCB板设计的时候能对照原理图进行处理。最后的附录列举了前面所有章练习的答案。本书针对Protel的初学者编写,层次清晰.概念明确,适合于进行电子电路设计的工程人员和对Protel设计有兴趣的业余人员学习使用。 -
Pro/ENGINEER Wildfire中文版实例教程吴权威,王净莹编著在3D设计软件中,Pro/ENGINEER Wildfire是一套功能强大的软件。它整合了设计、仿真、分析、制造的解决方案,而最新的Wildfire版本又加入了协同设计与Web整合技术,操作界面更加简化,更为适合学习3D设计。 本书内容包括对Wildfire的认识,基本操作技巧、3D草绘工具的使用、草绘图形的编辑、3D实体建立技巧、实体图形的编辑、基准的建立技巧、各种对象复制的技巧、图形的设计变更、视角与外观控制、组件及工程图的建立等,并配合丰富的应用实例,相信可以让读者轻松上手,充分掌握Pro/ENGINEER Wildfire的强大功能。 本书内容全面、侧重基础知识的介绍和技巧的讲解,适合想学习Pro/ENGINEER Wildfire的初级用户和对Pro/ENGINEER Wildfire有一定了解和应用能力的中级用户使用,也可作为学习3D设计的参考用书。 -
基于MATLAB7.x的系统分析与设计楼顺天、刘小东、李博菡MATLAB的推出得到了各个领域专家学者的广泛关注;其强大的扩展功能为用户提供了强有力的支持。《基于MATLAB7.x的系统分析与设计:信号处理(第2版)》针对应用广泛的信号处理领域,简要介绍了信号处理的基本概念和基本方法,详细介绍了由MATLAB提供的信号处理工具箱函数的用法指南,最后以大量的应用示例,说明了基于MATLAB进行信号处理系统分析与设计酌方法。《基于MATLAB7.x的系统分析与设计:信号处理(第2版)》可作为信号处理、数字信号处理等课程的参考书,对课程学习可起到事半功倍的效果。《基于MATLAB7.x的系统分析与设计:信号处理(第2版)》对信号处理领域的教师、研究生、高年级本科生和广大科研人员有重要的参考价值,对其它领域的科研人员也有一定的借鉴作用。 -
AutoCAD 2005中文版基础教程宋振会编著本书主要按照Autodesk公司新推出的AutoCAD 2005中文版组织内容,并兼顾了AutoCAD 2004中文版的相关内容,系统而全面地介绍了AutoCAD 2005的基础绘图知识。 本书内容主要包括:初识AutoCAD 2005;定制AutoCAD 2005;绘图基础知识;绘图辅助命令;视图操作命令;对象特性;创建块和插入块;绘图与修改命令;夹点编辑;文字标注命令;尺寸标注命令;布局与打印;综合案例1——绘制齿轮机械零件图;综合案例2——绘制建筑装潢平面图。 本书是学习AutoCAD绘图的优秀教程,内容充实,编排科学,注重实用,讲述清楚,通俗易懂,实例典型而丰富,风格新颖而活泼,适用于AutoCAD培训学员、高等院校及职业院校的学生、其他AutoCAD绘图爱好者。 -
SolidWorks 2005基础篇曹岩,赵汝嘉 主编SolidWorks 2005是一套机械设计自动化软件,采用了用户熟悉的Microsoft Windows图形用户界面。本书系统地介绍SolidWorks 2005的主要功能与使用。主要内容包括:SolidWorks 2005基础知识、SolidWorks2005安装与启动、SolidWorks 2005新增功能概述、绘制草图、建立特征、零件装配以及工程图。在配套光盘中附有实例文件和形象生动的演示动画,以方便读者理解和掌握相关知识。《SolidWorks 2005基础篇(附光盘1张)》内容新颖实用,实例丰富,可供从事机械设计与制造、模具制造、钣金设计、焊接等工程技术人员以及CAD/CAM研究与应用人员参阅,尤其适合于初学者快速掌握和使用SolidWorks 2005,为进一步深入学习奠定基础。 -
中文版AutoCAD 2006基础教程薛炎,胡腾,程跃华编著本书系统地介绍了使用AutoCAD的最新版本——中文版AutoCAD 2006进行计算机绘图的方法。全书共分16章,主要内容包括AutoCAD绘图基础,二维图形的绘制和编辑,精确绘制图形,图形显示控制,使用与管理图层,面域的创建与图案填充,文字和尺寸标注,表格样式和表格的创建,块、外部参照和设计中心的使用,三维图形的绘制、编辑和渲染,图形打印和Internet功能,以及AutoCAD 2006绘图综合应用等。 本书内容丰富、结构清晰、语言简练、实例众多,既可作为高等院校相关专业的教材,也可作为从事计算机绘图技术研究与应用人员有参考书。 -
Pro/ENGINEER Wildfire 2.0零件设计基础篇林清安编著内容简介目录本书为Pro/ENGINEER的基础入门书籍,内容包括:Pro/ENGINEERWildfire2.0的硬件需求与软件安装、Pro/ENGINEERWildfire 2.0的特性简介、Pro/ENGINEERWildfire 2.0的基本操作、二维草图的绘制、三维零件的视图控制、三维零件的颜色设置、基准平面与轴线的创建、零件粗胚的设计、像素的选取、基础特征与工程特征的设计、实体特征的复制与数组等,最后以多个实际的机械零件来说明三维实体设计的构思与流程。业内人士可以利用本书来学习如何以Pro/ENGINEER,Wildfire 2.0创建一般的机械及电子零件的三维几何模型。另外,本书也适合作为大专院校计算机辅助设计相关课程教祠·或实习教材。前言Pro/ENGINEER自1988年问世以来,十余年间已成为全世界最普及的3D CAD/CAM系统之一。Pro/ENGINEER在今日已发展成为3DCAD/CAM系统的标准软件之一,广泛应用于电子、通信、机械、模具、工业设计、汽车、自行车、航空航天、家电、玩具等各行业。Pro/ENGINEER可谓是个全方位的3D产品开发软件,整合了零件设计、产品装配、模具开发、NC加工、钣金设计、铸造件设计、造型设计、逆向工程、自动量测、机构设计、仿真、应力分析、产品数据库管理、协同设计开发等功能于一体,其模块众多,且学习不易。有鉴于此,笔者凭12年来利用此软件进行多项实际设计与加工经验,以及多年来研究与教学心得撰写一系列的Pro/ENGINEER书籍,藉以提供给各公司应用此软件的工程师及各大专院校攻读CAD/CAM课程的同学学习参考。此Pro/ENGINEER Wildfire 2.0系列书籍包含6册,各书都附笔者所录制的Pro/ENGINEER范例操作多媒体教学光盘,各书籍与其阅读顺序如下:Pro/ENGINEER零件设计基础篇(上)Pro/ENGINEER工程图制作Pro/ENGINEER零件设计基础篇(下)Pro/ENGINEERNC加工Pro/ENGINEER零件设计高级篇(上)Pro/ENGINEER零件设计基础篇(下)本书为Pro/ENGINEER的基础入门书籍,内容包括:Pro/EWildfire2.0的硬件需求与软件安装、Pro/ENGINEERWildfire 2.0的特性简介、Pro/ENGINEERWildfire2.0的基本操作、二维草图的绘制、三维零件的视图控制、三维零件的颜色设置、基准平面与轴线的建立、零件粗胚的设计、像素的选取、基础特征与工程特征的设计、实体特征的复制与数组等,最后以多个实际的机械零件来说明三维实体设计的构思与流程。业界人士可以利用本书来学习如何以Pro/ENGINEERWildfire 2.0设计一般的机械及电子零件的三维几何模型。另外,本书还可作为大专院校计算机辅助设计相关课程的讲课或实验教材。本书目前是根据Pro/ENGINEERWildfire2.0中文版及英文版来编写的,并随书附有光盘,内含范例文件与多媒体教学,其中范例文件为练习本书各章节的范例时所需的文件,而多媒体教学为本书中部分范例Pro/ENGINEER实际操作的录像(请参考下面随书光盘的使用说明进行范例文件及多媒体教学系统的安装)。若有任何问题或想要更多Pro/ENGINEER信息,请浏览网站WWW.1inproe.com.tw。本书在编写期间,众多台湾科技大学的硕士、博士研究生(赖佳宏、杨欣瑜、施启田、杨宜哲、黄俊鸿、李嘉峻、胡全成、杨之青、邓铭宗、陈志文、吴俊忠、康嘉宏、柯淞进、欧旭耕、王土权等)提供了帮助,在此感谢他们。除此之外,参数科技公司的卓曾中总经理也提供多方面的协助,在此同表谢忱 第1章Pro/ENG,NEER的特性1.1Pro/ENGINEER参数式设计的特性1.2以简例探讨Pro/ENGmEER的特性第2章Pro/ENGlNEER基本操作2.1零件设计的窗口介绍2.2菜单简介2.3文件的存取2.4窗口的操作第3章绘制二维截面3.1何谓二维截面3.2截面绘制的方式3.3截面绘制的流程3.4截面绘制的命令3.5绘制几何图素3.6选取几何图素3.7编辑几何图素3.8标注尺寸3.9修改尺寸数值3.10设置几何约束条件3.11尺寸或约束条件过多的解决方式3.12截面绘制的范例3.13作第4章设置零件的三维视图4.1视图控制韵功能选项4.2零件方位的设置4.3三维零件的平移/缩放/旋转4.4零件颜色的设置4.5视图环境的设置第5章创建基准平面与轴线5.1基准平面5.2轴线5.3基准特征显示的控制第6章创建实体特征6.1实体特征的基本概念6.2创建零件粗胚6.2.1创建拉伸特征6.2.2创建旋转特征6.2.3创建扫描特征6.2.4创建混合特征6.3几何像素的选取6.4加入基础特征6.4.1基础特征所含的信息6.4.2草绘平面及定位的参考平面的探讨6.4.3截面的几何约束条件6.4.4使用/偏移现有三维零件的边线6.4.5特征深度的探讨6.5加入正程特征6.5.1创建孔特征6.5.2创建倒圆角特征6.5.3创建倒角特征6.5.4创建壳特征6.5.5创建拔模特征6.5.6创建肋特征6.6创建基础/工程特征的范例6.7实体特征的复制6.7.1实体特征的复制一6.7.2实体特征的复制二6.8实体特征设计范例6.9作业附录A中英文版硬件需求与软件安装说明A.1硬件需求A.2软件安装A.3软件安装完毕后之环境设置A.4如何同时拥有Pro/ENGINEER中、英文两个版本附录B环境系统的设置附录C历史文件的使用. -
SolidWorks产品设计造型实例解析江洪[等]编著本书通过产品设计造型实例,系统地介绍SolidWorks 2006的主要功能及其使用技巧,使读者在完成各种不同产品建模的过程中掌握软件的使用方法。书中的“分析与提高”栏目可提高基本技能的综合运用能力和实际动手能力。配套光盘中附有书中所述的实例模型,以方便读者理解和掌握相关知识。本书延续了第1版的特点,并增加了实例和思考与练习 本书可作为高等院校的CAD/CAM课程教材,也可供从事机械设计与造型、钣金设计、工业设计等工程技术人员以及CAD/CAM研究与应用人员参阅。 -
UG三维造型应用实例单岩主编;吴立军,周瑜编著本书是《CAD实用技术》丛书中的一本,是《uG三维造型技术基础》的姊妹篇。书中通过对10个例子的详细讲解,介绍运用UG进行三维造型的思路;方法与技巧。由于EDS公司于201)4年底推出了新的版本,本书提供了一定的篇幅来介绍新版本NX3.0的CAD功能,以便读者能更方便、快捷地掌握新版本。本书可作为具备一定CAD技术和UG功能操作基础人员的自学教材,也可作为大专院校相关专业课程教材,以及CAD各级技术培训教材。
