MATLAB与控制系统仿真实践PDF电子书下载

上篇 MATLAB语言基础 3

第1章 MATLAB环境认识与操作 3

1.1MATLAB环境认识 3

1.1.1命令窗口 3

1.1.2命令历史记录窗口 5

1.1.3工作空间 6

1.1.4帮助窗口 8

1.1.5图形窗口 10

1.1.6编辑／调试窗口 11

1.2MATLAB Notebook及其使用 11

1.2.1MATLAB Notebook的启动 12

1.2.2Notebook的菜单命令 12

1.2.3输出单元的格式控制 13

1.2.4使用M-book模板的技巧 14

本章小结 14

第2章 MATLAB语言基础 15

2.1MATLAB语言的常量与变量 15

2.1.1MATLAB语言的常量 15

2.1.2MATLAB语言的变量 16

2.2MATLAB语言的运算符 17

2.2.1算术运算符 17

2.2.2关系运算符 17

2.2.3逻辑运算符 17

2.3MATLAB语言的数据类型 18

2.3.1MATLAB语言的数据类型概述 18

2.3.2稀疏矩阵 18

2.3.3单元数组 22

2.3.4结构数组 25

2.4MATLAB语言的基本语句结构 28

2.4.1直接赋值语句 28

2.4.2调用函数语句 29

本章小结 29

第3章 MATLAB的数值运算与符号运算基础 30

3.1数组与矩阵的基本操作 30

3.1.1数组与矩阵的输入 30

3.1.2数组与矩阵元素的操作 34

3.1.3数组与矩阵的输出 36

3.2MATLAB的基本数值运算 37

3.2.1算术运算 38

3.2.2关系运算 42

3.2.3逻辑运算 43

3.2.4运算优先级 44

3.3MATLAB的基本符号运算 45

3.3.1符号运算基本函数 45

3.3.2符号代数方程求解 46

3.3.3符号微积分运算 48

3.3.4Laplace变换及其反变换、Z变换及其反变换 49

本章小结 51

第4章 MATLAB语言的程序设计 52

4.1MATLAB语言的流程结构 52

4.1.1if，else和elseif组成的条件转移结构 52

4.1.2switch，case和otherwise组成的开关结构 53

4.1.3while／for循环结构 54

4.1.4try和catch组成的试探结构 54

4.1.5MATLAB程序设计举例 55

4.2MATLAB函数的编写 58

4.2.1MATLAB函数基本结构 59

4.2.2MATLAB函数编写举例 60

4.3MATLAB程序设计中应注意的问题 64

本章小结 65

第5章 MATLAB语言的绘图基础 66

5.1二维图形的绘制 66

5.1.1绘制二维图形的基本函数及示例 66

5.1.2图形的修饰及示例 68

5.1.3多图绘制函数及示例 73

5.1.4特殊应用二维图形的绘制 78

5.2三维图形的绘制 80

5.2.1三维图形绘制函数 80

5.2.2三维图形绘制举例 80

5.3图形的图形化编辑 82

5.4符号函数绘制图形 83

5.4.1符号函数绘制图形的函数及示例 83

5.4.2符号函数的图形化绘制方式 84

本章小结 85

第6章 MATLAB GUI程序设计初步 86

6.1GUI设计工具GUIDE简介 86

6.1.1GUIDE的启动 86

6.1.2GUI界面的创建 86

6.2GUI程序设计示例 87

6.2.1“Hello World”程序的设计 87

6.2.2控制系统典型环节的演示程序 89

本章小结 94

第7章 MATLAB的混合编程初步 95

7.1MATLAB的混合编程形式简述 95

7.2常用MATLAB混合编程方法 95

7.2.1使用MATLAB的MATLAB Compiler 95

7.2.2利用MATLAB引擎（MATLAB Engine） 96

7.2.3利用ActiveX技术 96

7.2.4利用MAT文件 96

7.2.5使用MEX文件 97

7.2.6利用MatrixVB实现与Visual Basic的混合编程 97

7.2.7利用MATLAB Builder系列工具 97

7.3示例——MATLAB？ Builder for Java应用 98

7.3.1生成魔方矩阵的演示程序 98

7.3.2输出函数曲线的演示程序 102

本章小结 105

下篇 控制系统的MATLAB仿真 109

第8章 自动控制及其仿真概述 109

8.1自动控制系统概述 109

8.1.1自动控制系统的基本形式及特点 109

8.1.2自动控制系统的分类 110

8.1.3对自动控制系统的要求及性能评价 110

8.2控制系统仿真概述 110

8.2.1仿真的基本概念 110

8.2.2仿真的不同分类 111

8.2.3仿真技术的应用及发展 112

8.2.4计算机仿真的要素及基本步骤 113

8.2.5控制系统仿真软件 114

本章小结 114

第9章 MATLAB的仿真集成环境——Simulink 115

9.1Simulink概述 115

9.2Simulink的基本界面操作 115

9.3Simulink的功能模块及其操作 117

9.3.1Simulink的功能模块 117

9.3.2功能模块的基本操作 121

9.3.3功能模块的连接操作 124

9.4Simulink仿真环境的设置 124

9.5子系统及封装技术 126

9.5.1子系统的建立 126

9.5.2子系统的封装 127

9.6用Simulink建立系统模型示例 129

9.7Simulink的高级应用——S-函数的编写 132

9.7.1S-函数的工作原理 132

9.7.2S-函数的设计实例 138

本章小结 143

第10章 基于MATLAB的控制系统数学建模 144

10.1控制系统的传递函数模型 144

10.1.1系统传递函数模型简述 144

10.1.2传递函数的MATLAB相关函数 145

10.1.3建立传递函数模型实例 146

10.2控制系统的零极点函数模型 149

10.2.1零极点函数模型简述 149

10.2.2零极点函数的MATLAB相关函数 149

10.2.3建立零极点函数模型实例 150

10.3控制系统的状态空间函数模型 153

10.3.1状态空间函数模型简述 153

10.3.2状态空间函数的MATLAB相关函数 153

10.3.3建立状态空间函数模型实例 154

10.4系统模型之间的转换 156

10.4.1系统模型转换的MATLAB相关函数 156

10.4.2系统模型之间转换实例 157

10.5方框图模型的连接化简 161

10.5.1方框图模型的连接化简简述 161

10.5.2系统模型连接化简的MATLAB相关函数 163

10.5.3系统模型连接化简实例 163

10.6Simulink图形化系统建模实例 166

本章小结 167

第11章 控制系统的稳定性分析 168

11.1系统稳定性的MATLAB直接判定 169

11.1.1MATLAB直接判定的相关函数 169

11.1.2MATLAB直接判定实例 169

11.2系统稳定性的MATLAB图形化判定 172

11.2.1MATLAB图形化判定的相关函数 172

11.2.2MATLAB图形化判定实例 172

11.3MATLAB LTI Viewer稳定性判定实例 174

本章小结 176

第12章 控制系统的时域分析 177

12.1控制系统的动态性能指标分析 177

12.1.1控制系统的动态性能指标 177

12.1.2控制系统动态性能指标MATLAB求取实例 178

12.2控制系统的稳态性能指标分析 185

12.2.1系统的稳态性能指标 185

12.2.2控制系统稳态性能指标MATLAB求取实例 185

12.3MATLAB时域响应仿真的典型函数应用 188

12.3.1MATLAB时域响应仿真的典型函数 188

12.3.2MATLAB时域响应仿真的典型函数应用实例 188

12.4MATLAB／Simulink图形化时域分析 192

12.4.1MATLAB LTI Viewer时域分析实例 192

12.4.2Simulink时域分析实例 194

本章小结 196

第13章 控制系统的根轨迹分析与校正 197

13.1控制系统的根轨迹法分析 199

13.1.1MATLAB根轨迹分析的相关函数 199

13.1.2MATLAB根轨迹分析实例 199

13.2控制系统的根轨迹法校正 211

13.2.1根轨迹法超前校正及基于MATLAB的实例 212

13.2.2根轨迹法滞后校正及基于MATLAB的实例 216

13.3MATLAB图形化根轨迹法分析与设计 220

13.3.1MATLAB图形化根轨迹法分析与设计工具rltool 220

13.3.2基于图形化工具rltool的系统分析与设计实例 221

本章小结 223

第14章 控制系统的频域分析与校正 224

14.1控制系统的频域分析 225

14.1.1频率特性及其表示 225

14.1.2MATLAB频域分析的相关函数 225

14.1.3MATLAB频域分析实例 226

14.2基于频域法的控制系统稳定性能分析 235

14.2.1频域法的稳定性判定和稳定裕度概述 235

14.2.2基于频域法的控制系统稳定性判定相关函数 236

14.2.3MATLAB频域法稳定性判定实例 237

14.3控制系统的频域法校正 243

14.3.1频域法超前校正及基于MATLAB的实例 243

14.3.2频域法滞后校正及基于MATLAB的实例 248

14.3.3频域法滞后-超前校正及基于MATLAB的实例 254

本章小结 260

第15章 控制系统的PID控制器设计 261

15.1PID控制器概述 261

15.2PID控制器作用分析 262

15.2.1比例控制作用举例分析 262

15.2.2比例微分控制作用举例分析 263

15.2.3积分控制作用举例分析 265

15.2.4比例积分控制作用举例分析 267

15.2.5比例积分微分控制作用举例分析 269

15.3PID控制器设计举例 271

15.3.1PID控制器参数整定方法 271

15.3.2PID控制器设计举例 273

本章小结 276

第16章 非线性控制系统分析 277

16.1非线性系统概述 278

16.2相平面法 278

16.2.1相平面法概述 278

16.2.2基于MATLAB的相轨迹图绘制示例 278

16.3描述函数法 280

16.3.1描述函数法概述 280

16.3.2基于MATLAB的描述函数法非线性系统分析示例 281

本章小结 283

第17章 课程设计综合实例 284

17.1课程设计作品1——系统的滞后超前频域法校正 284

17.1.1设计目的 284

17.1.2设计任务 284

17.1.3具体要求 284

17.1.4设计原理概述 284

17.1.5设计方案及分析 285

17.1.6结束语 296

17.1.7参考文献 296

17.2课程设计作品2——系统的根轨迹法超前校正 296

17.2.1设计目的 296

17.2.2设计任务 297

17.2.3具体要求 297

17.2.4设计原理及EDA工具选择 297

17.2.5系统校正及结果分析 299

17.2.6结束语 304

17.2.7参考文献 304

参考文献 305