MATLAB控制系统仿真教程PDF电子书下载

第1章 控制系统仿真概述 1

1.1 系统模型与仿真的概念 1

1.1.1 系统模型 1

1.1.2 系统仿真 2

1.2 控制系统仿真的类型及实现 4

1.2.1 控制系统仿真分类 4

1.2.2 控制系统仿真的实现 5

1.3 系统仿真的应用与发展 5

1.3.1 系统仿真的应用 5

1.3.2 系统仿真的发展现状 6

1.3.3 系统仿真技术的发展趋势 6

习题1 7

第2章 MATLAB语言基础 8

2.1 MATLAB开发环境 8

2.1.1 安装与启动 8

2.1.2 组成与界面 9

2.1.3 MATLAB的常用命令 15

2.1.4 两个简单实例 18

2.2 MATLAB数值计算 20

2.2.1 数据类型 20

2.2.2 矩阵运算 21

2.2.3 数组运算 24

2.2.4 常用的基本数学函数 28

2.2.5 符号运算 29

2.3 MATLAB绘图 35

2.3.1 图形窗口与坐标系 35

2.3.2 二维绘图 37

2.3.3 三维绘图 41

2.3.4 图形输出 44

2.4 MATLAB程序设计 45

2.4.1 M文件 45

2.4.2 程序控制结构 48

习题2 53

第3章 Simulink仿真 54

3.1 Simulink应用环境 54

3.1.1 Simulink简介 54

3.1.2 Simulink工具箱的运行 55

3.1.3 常用模块介绍 55

3.2 Simulink功能模块操作 58

3.2.1 模块基本操作 58

3.2.2 模块的连接 59

3.2.3 模块参数设定 61

3.3 模型仿真设置 62

3.3.1 概述 62

3.3.2 设置解法器（Solver）选项卡参数 63

3.3.3 设置数据输入／输出（Data Import/Export）选项卡参数 63

3.3.4 仿真结果图形输出处理 65

3.4 Simulink仿真简明实例 66

3.4.1 新模型创建 66

3.4.2 模型模块的添加 66

3.4.3 模型模块的移动 67

3.4.4 模块参数设置 67

3.4.5 模型模块的连接 67

3.4.6 保存模型 68

3.4.7 模型仿真 68

3.5 子系统建模技术 69

3.5.1 子系统的建模方法 69

3.5.2 子系统的建模操作步骤 69

3.5.3 子系统的建模实例 70

3.5.4 Simulink子系统的封装技术 72

习题3 73

第4章 控制系统数学模型 74

4.1 控制系统微分方程 74

4.1.1 微分方程 74

4.1.2 微分方程建立实例 75

4.2 控制系统传递函数 76

4.2.1 传递函数的基本概念 76

4.2.2 传递函数的MATLAB描述形式 77

4.2.3 典型环节数学模型 84

4.3 状态空间描述 88

4.3.1 状态空间函数模型简述 88

4.3.2 状态空间函数的MATLAB相关函数 88

4.3.3 建立状态空间函数模型实例 89

4.4 模型的转换 90

4.4.1 模型转换关系 90

4.4.2 模型转换函数 90

4.4.3 模型转换实例 91

4.5 模型的连接 95

4.5.1 串联方式 95

4.5.2 并联方式 96

4.5.3 反馈连接 97

4.5.4 模型连接综合实例 99

习题4 99

第5章 控制系统仿真分析 101

5.1 自动控制系统概述 101

5.1.1 自动控制系统的组成 101

5.1.2 自动控制系统的控制方式 102

5.1.3 控制系统的基本要求 104

5.2 时域分析 104

5.2.1 时域分析的一般方法 104

5.2.2 稳定性分析 109

5.2.3 常用时域分析函数 111

5.2.4 应用实例 114

5.3 根轨迹分析 127

5.3.1 根轨迹分析的一般方法 127

5.3.2 常用分析函数 129

5.3.3 应用实例 132

5.4 频域分析法 139

5.4.1 频域分析的一般方法 139

5.4.2 基于频域分析法的系统性能分析 146

5.4.3 常用分析函数 148

5.4.4 频域分析的实例 157

习题5 168

第6章 控制系统校正 170

6.1 控制系统设计指标 170

6.1.1 控制系统的性能指标 170

6.1.2 控制系统的时域性能指标 170

6.1.3 控制系统的频域性能指标 171

6.2 控制系统校正方法 172

6.2.1 串联校正 172

6.2.2 反馈校正 173

6.3 基于根轨迹的校正 173

6.3.1 根轨迹法串联超前校正 174

6.3.2 根轨迹法串联滞后校正 177

6.3.3 根轨迹法串联滞后-超前校正 181

6.4 基于频域分析法的系统校正 182

6.4.1 基于频域分析法的串联超前校正 182

6.4.2 基于频域分析法的串联滞后校正 186

6.4.3 基于频域分析法的串联滞后-超前校正 190

习题6 194

第7章 控制系统工具箱 195

7.1 线性时不变系统浏览器（LTI Viewer） 195

7.1.1 LTI浏览器的启动 195

7.1.2 不同响应曲线绘制 197

7.1.3 响应曲线绘制布局改变 198

7.1.4 系统时域与频域性能分析 199

7.1.5 图形界面的参数设置 199

7.1.6 系统分析实例 200

7.2 单输入单输出系统设计工具（SISOD）esign Tool） 201

7.2.1 SISO设计器的启动 201

7.2.2 系统模型输入 201

7.2.3 系统模型设计与验证 204

7.2.4 设计实例 206

习题7 211

第8章 自动控制仿真实验 212

8.1 实验1 MATLAB基本操作 212

8.2 实验2符号运算与矩阵运算 216

8.3 实验3 MATLAB程序设计基础 222

8.4 实验4 Simulink仿真的环境与使用 225

8.5 实验5 MATLAB模型建立与传递函数输入 230

8.6 实验6 MATLAB模型转换与连接 233

8.7 实验7时域响应基本分析 237

8.8 实验8时域响应性能指标分析及LTI Viewer使用 241

8.9 实验9线性系统时域稳定性分析 246

8.10 实验10线性系统时域响应稳态误差分析 249

8.11 实验11根轨迹基本分析 251

8.12 实验12根轨迹分析系统性能 254

8.13 实验13频率响应基本分析 258

8.14 实验14线性系统频率响应性能分析 263

8.15 实验15基于Sisotool工具的系统校正 268

8.16 实验16综合实验 271

8.17 实验17 自动控制原理仿真实验室 275

第9章 自控系统仿真实验室设计 278

9.1 图形用户界面（GUI）简介 278

9.2 仿真实验设计介绍 280

9.2.1 自动控制原理实验方法 280

9.2.2 仿真实验总体结构设计 280

9.2.3 仿真实验的实现 280

9.3 仿真实验界面的建立 281

9.3.1 引入通道的建立 281

9.3.2 操作通道的建立 284

9.3.3 实验界面制作的总结 288

9.4 实验的实现 288

9.4.1 二阶系统模型建立 288

9.4.2 二阶系统阶跃响应曲线 289

9.4.3 课本实验的演示 289

9.5 实验平台设计总结 291

习题9 292

参考文献 293