计算机仿真技术与CAD 基于MATLAB的控制系统 第3版PDF电子书下载

第0章 绪论 1

0.1仿真技术简介 1

0.2计算机仿真技术的发展概况 3

0.3计算机仿真技术的应用 4

0.4控制系统计算机辅助设计的主要内容及其应用 5

0.5基于MATLAB的控制系统仿真的现状 6

习题 7

第1章 仿真软件——MATLAB 8

1.1 MATLAB的功能特点 8

1.2 MATLAB的基本操作 12

1.3 MATLAB的控制语句 19

1.3.1循环语句 19

1.3.2程序流控制语句 20

1.3.3条件转移语句 21

1.4 MATLAB的绘图功能 23

1.4.1二维图形 23

1.4.2三维图形 28

1.4.3图像处理 30

1.5 MATLAB的数值运算 31

1.5.1矩阵运算 31

1.5.2向量运算 40

1.5.3关系和逻辑运算 42

1.5.4多项式运算 43

1.5.5数据分析 47

1.5.6函数极值 49

1.5.7代数方程求解 50

1.5.8微分方程求解 51

1.5.9函数积分 52

1.6 MATLAB的符号运算 53

1.6.1符号表达式的生成 54

1.6.2符号表达式的基本运算 55

1.6.3符号表达式的微积分 57

1.6.4符号表达式的变换 60

1.6.5符号表达式的求解 61

1.7 MATLAB的文件I/O 63

1.7.1处理二进制文件 63

1.7.2处理文本文件 66

1.8 MATLAB的图形界面 67

1.9 MATLAB编译器 69

1.9.1创建MEX文件 69

1.9.2创建EXE文件 71

本章小结 72

习题 73

第2章 控制系统的数学模型及其转换 74

2.1线性系统数学模型的基本描述方法 74

2.2系统数学模型间的相互转换 78

2.3系统模型的连接 84

2.4典型系统的生成 91

2.5系统的离散化和连续化 93

2.6系统的特性值 95

本章小结 96

习题 96

第3章 连续系统的数字仿真 98

3.1数值积分法 98

3.1.1欧拉法 98

3.1.2梯形法 99

3.1.3预估-校正法 99

3.1.4龙格-库塔法 99

3.1.5关于仿真数值积分法的几点讨论 101

3.2面向系统传递函数的仿真 102

3.3面向系统结构图的仿真 104

3.3.1典型环节的确定 104

3.3.2连接矩阵 105

3.3.3确定系统的状态方程 106

3.3.4面向结构图的数字仿真程序 107

3.4连续系统的快速仿真 108

3.4.1增广矩阵法的基本原理 109

3.4.2典型输入函数的增广矩阵 109

本章小结 111

习题 111

第4章 连续系统按环节离散化的数字仿真 112

4.1连续系统的离散化 112

4.2典型环节的离散系数及其差分方程 113

4.3非线性系统的数字仿真方法 115

4.4连续系统按环节离散化的数字仿真程序 117

本章小结 120

习题 120

第5章 采样控制系统的数字仿真 122

5.1采样控制系统 122

5.2模拟调节器的数字化仿真方法 122

5.3采样控制系统的数字仿真程序 123

5.3.1数字控制器的程序实现 124

5.3.2连续部分的程序实现 124

5.3.3程序框图及仿真程序 125

5.4关于纯滞后环节的数字仿真 127

本章小结 128

习题 128

第6章 动态仿真集成环境——Simulink 130

6.1 Simulink简介 130

6.1.1 Simulink的启动 130

6.1.2 Simulink库浏览窗口的功能菜单 131

6.1.3仿真模块集 131

6.2模型的构造 145

6.2.1模型编辑窗口 145

6.2.2对象的选定 147

6.2.3模块的操作 148

6.2.4模块间的连线 149

6.2.5模型的保存 149

6.2.6模块名字的处理 150

6.2.7模块内部参数的修改 151

6.2.8模块的标量扩展 151

6.3连续系统的数字仿真 152

6.3.1利用Simulink菜单命令进行仿真 152

6.3.2仿真结果分析 158

6.3.3利用MATLAB的指令操作方式进行仿真 162

6.3.4模块参数的动态交换 164

6.3.5 Simulink调试器 166

6.4离散系统的数字仿真 167

6.5仿真系统的线性化模型 170

6.6创建子系统 174

6.7封装编辑器 176

6.7.1参数（Parameters）页面 176

6.7.2图标（Icon）页面 178

6.7.3初始化（Initialization）页面 180

6.7.4描述（Documentation）页面 180

6.7.5功能按钮 180

6.8条件子系统 182

本章小结 187

习题 187

第7章 控制系统的计算机辅助分析 189

7.1控制系统的稳定性分析 189

7.2控制系统的时域分析 192

7.3根轨迹分析 199

7.4控制系统的频域分析 202

7.5系统的能控性和能观测性分析 214

7.5.1系统的能控性和能观测性 214

7.5.2将系统按能控和不能控进行分解 216

7.5.3将系统按能观测性和不能观测性进行分解 216

7.6系统模型的降阶 217

7.6.1平衡实现 217

7.6.2模型降阶 218

本章小结 220

习题 220

第8章 控制系统的计算机辅助设计 222

8.1频率法的串联校正 222

8.1.1基于频率响应法的串联超前校正 222

8.1.2基于频率响应法的串联滞后校正 225

8.1.3基于频率响应法的串联滞后-超前校正 228

8.2状态反馈和状态观测器的设计 231

8.2.1状态反馈 232

8.2.2状态观测器 234

8.2.3带状态观测器的状态反馈系统 238

8.2.4离散系统的极点配置和状态观测器 239

8.2.5系统解耦 240

8.2.6系统估计器 244

8.2.7系统控制器 244

8.3最优控制系统设计 245

8.3.1状态反馈的线性二次型最优控制 245

8.3.2输出反馈的线性二次型最优控制 250

本章小结 251

习题 252

第9章 基于MATLAB工具箱的控制系统分析与设计 253

9.1控制系统工具箱简介 253

9.2线性时不变系统的对象模型 254

9.2.1 LTI对象 254

9.2.2模型建立及模型转换函数 255

9.2.3 LTI对象属性的存取和设置 259

9.3线性时不变系统浏览器——LTI Viewer 262

9.4单输入单输出系统设计工具——SISO Design Tool 266

9.4.1MATLAB 7.5的SISO Design Tool 267

9.4.2 MATLAB 6.5的SISO Design Tool 273

9.5非线性控制系统设计 277

9.5.1 MATLAB 7.5版的Signal Constraint模块及其应用 277

9.5.2 MATLAB 6.5版的NCD Blockset模块及其应用 285

9.5.3求解其他非线性控制系统的设计问题 290

本章小结 292

习题 292

第10章 Simulink的扩展工具——S-函数 293

10.1S-函数简介 293

10.2 S-函数的建立 296

10.2.1用M文件创建S-函数 297

10.2.2用C语言创建S-函数 307

10.3 S-函数编译器 313

10.4 S-函数包装程序 315

本章小结 316

习题 316

附录A MATLAB函数一览表 317

附录B MATLAB函数分类索引 325

参考文献 330