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绪论——教学与学习建议 1

第1章 控制系统仿真概述 4

1.1系统仿真概述 4

1.2 MATLAB简介 6

1.3 MATLAB基本操作 8

1.3.1 MATLAB R2014a的启动 8

1.3.2基本操作界面 8

1.4 MATLAB操作实例 12

课后习题1 14

第2章 MATLAB矩阵及其基本操作 15

2.1矩阵及其操作 16

2.1.1矩阵的创建 16

2.1.2矩阵的属性 17

2.1.3创建特殊矩阵 17

2.1.4矩阵操作 18

2.2矩阵运算 19

2.2.1矩阵加、减运算 19

2.2.2矩阵的点运算 19

2.2.3矩阵乘运算 20

2.2.4矩阵的一些特殊运算 21

2.3多维矩阵及其操作 22

2.3.1通过指定索引把二维矩阵扩展为多维矩阵 22

2.3.2使用内联函数创建多维矩阵 23

2.3.3使用cat（）函数进行链接创建 23

2.4结构体和元胞数组 24

2.4.1结构体的创建 24

2.4.2元胞数组 26

2.5字符串 28

2.6关系运算 28

课后习题2 29

第3章 MATLAB数学运算基础 30

3.1矩阵的基本运算 31

3.1.1矩阵的逆 31

3.1.2矩阵的特征值和特征向量 32

3.2线性方程组的求解方法 32

3.3多项式运算 34

3.3.1使用roots（）函数求多项式的根 34

3.3.2使用conv（）函数进行多项式乘运算 35

3.3.3使用deconv（）函数进行多项式除运算 35

3.3.4多项式微分 36

3.4多项式曲线拟合 36

3.5数据统计 37

课后习题3 42

第4章 M文件与MATLAB编程基础 43

4.1 MATLAB的M文件 43

4.1.1 M文件的创建和编辑 44

4.1.2编辑器窗口说明 45

4.2 MATLAB控制语句 46

4.2.1分支控制语句 46

4.2.2循环控制语句 49

课后习题4 50

第5章 函数与外部数据操作 52

5.1 M文件（函数） 52

5.1.1函数类型 52

5.1.2参数传递 55

5.2外部数据操作 56

5.2.1 MATLAB的外部数据操作 57

5.2.2使用窗口操作实现文件数据读取 58

5.2.3 MATLAB程序中获取用户输入数据 60

5.2.4 MATLAB程序中日期和时间的使用 61

课后习题5 62

第6章 MATLAB的绘图及图像处理 63

6.1 MATLAB的绘图 63

6.1.1二维图形 65

6.1.2三维图形 79

6.2 MATLAB的图像处理 86

6.2.1颜色 86

6.2.2光照效果 87

课后习题6 88

第7章 交互式仿真工具Simulink 89

7.1 Simulink简介 89

7.2 Simulink的模块库浏览界面 90

7.3 Simulink建模与仿真 95

7.3.1 Simulink建模与仿真的步骤 95

7.3.2 Simulink模块的基本操作 96

7.3.3 Simulink仿真参数的设置 97

7.4仿真结果的运行、观察和调试 101

7.4.1使用菜单运行仿真 102

7.4.2使用命令进行仿真 102

7.4.3观察并分析仿真结果 104

7.4.4仿真的调试方法 106

7.5 Simulink的自定义功能模块 108

课后习题7 108

第8章 控制系统模型的定义 110

8.1自动控制系统 111

8.1.1开环控制与闭环控制 111

8.1.2自动控制理论概要 112

8.1.3自动控制系统中的术语和定义 112

8.2控制系统仿真概述 113

8.2.1建立数学模型的实验方法简介 113

8.2.2建立数学模型的方法 113

8.2.3控制系统模型引言 114

8.3模型的描述、生成与封装 114

8.3.1传递函数模型的描述（tf模型） 114

8.3.2零极点模型的描述（zpk模型） 116

8.3.3状态空间模型的描述（ss模型） 117

8.3.4线性定常系统LTI模型的生成 117

8.4控制系统数学模型的转换和连接 120

8.4.1系统模型的转换 120

8.4.2系统模型的连接 122

课后习题8 125

第9章 控制系统的稳定性分析 127

9.1控制系统的稳定性分析 128

9.1.1直接判别法 129

9.1.2绘制零极点图进行判断 130

9.2绘制系统的响应曲线 131

9.2.1阶跃响应函数 132

9.2.2脉冲响应函数 135

9.2.3零输入响应函数 137

9.2.4输入信号的产生及应用 139

9.2.5使用Simulink实现时域响应分析 140

课后习题9 143

第10章 控制系统的时域分析 144

10.1系统的阶跃响应分析 145

10.2 MATLAB系统分析工具LTI Viewer 156

10.3控制系统的稳态误差 158

课后习题10 163

第11章 控制系统的根轨迹分析 165

11.1根轨迹法基础 166

11.1.1分析的基本原理 166

11.1.2使用MATLAB函数绘制根轨迹图 169

11.2根轨迹法分析系统 173

11.2.1增加开环零极点对根轨迹的影响 173

11.2.2利用根轨迹法分析系统的暂态特性 178

11.3 MATLAB在根轨迹分析中的综合应用（rltool） 179

11.3.1图形界面工具rltool 179

11.3.2综合应用实例 182

课后习题11 185

第12章 控制系统的频域分析 187

12.1频域分析法基础 187

12.1.1分析的基本原理 187

12.1.2频率响应和频率特性 188

12.2 MATLAB频域分析法——频率特性图 189

12.2.1奈奎斯特图的绘制 189

12.2.2奈奎斯特图判稳 190

12.2.3伯德图的绘制 192

12.3系统的相对稳定性和稳定裕度 195

12.3.1幅值裕度和相角裕度 195

12.3.2幅值裕度和相角裕度获取方法 195

课后习题12 197

第13章 PID控制器设计与应用 200

13.1串联校正与反馈校正 200

13.1.1串联校正 200

13.1.2反馈校正 204

13.2 PID校正概述 205

13.3 PID控制器设计与参数整定 211

13.4 PID Tuner控制器设计 214

课后习题13 219

第14章 MATLAB图形用户界面GUI 221

课后习题14 226

参考文献 227