MATLAB语言与自动控制系统设计PDF电子书下载

第1章 MATLAB语言简介 1

1.1帮助系统 1

1.2文件管理 8

1.3数据结构：矢量与矩阵 10

1.3.1矩阵的标号 14

1.3.2特殊矩阵 15

1.3.3字符串 16

1.4数学运算与函数 17

1.4.1基本运算 18

1.4.2基本数学运算 19

1.4.3数据分析：列函数 19

1.5多项式 20

1.6绘图命令 23

1.7例题 26

习题 34

附录 AMATLAB（Version 6.5）常用函数命令一览表 37

第2章 MATLAB语言的编程方法 48

2.1关系与逻辑运算符 48

2.2循环与条件结构 51

2.3 M文件：程序文件与函数文件 56

2.3.1程序文件 56

2.3.2函数 57

2.3.3其他MATLAB文件类型与M文件建立 59

2.5常用编程命令 60

2.4字符串宏命令 60

2.6编程举例 63

习题 67

第3章 经典控制系统分析的常用命令 68

3.1时间域命令 68

3.2频率域命令 70

3.3根轨迹法命令 71

3.4传递函数的常用命令 73

3.5控制系统分析例题 75

习题 85

第4章 SIMULINK交互式仿真集成环境 94

4.1SIMULINK仿真工具简介 94

4.2.1SIMULINK运行 96

4.2SIMULINK运行和建立系统模型 96

4.2.2一个SIMULINK应用示例 98

4.3 SIMULINK模块库简介 104

4.3.1（连续系统）模块库 107

4.3.2（离散系统）模块库 108

4.3.3（函数与表）模块库 109

4.3.4（数学运算）模块库 110

4.3.5（非线性系统）模块库 111

4.3.6（输出）模块库 112

4.3.7（输入源）模块库 113

4.3.8（信号与系统）模块库 115

4.4 SIMULINK仿真模型编辑器 116

4.4.2模块及其编辑 117

4.4.1模型窗口 117

4.4.3模块的连接 120

4.4.4子系统 122

4.4.5模型的建立方法和模型文件 124

4.5SIMULINK的调试、运行与分析 125

4.5.1SIMULINK的调试 125

4.5.2SIMULINK的仿真运行 127

4.5.3SIMULINK的仿真结果分析 132

4.6SIMULINK高级仿真功能 136

4.6.1概述 136

4.6.2封装编辑器 137

4.6.3条件执行子系统 139

4.7.1命令行中的SIMULIK命令 143

4.6.4SIMULINK扩展工具S函数简介 143

4.7SIMULINK命令 143

4.7.2SIMULINK命令集 145

4.8例题 147

习题 153

第5章 经典控制系统设计方法 155

5.1引言 155

5.1.1根轨迹法 155

5.1.2博德图法 156

5.2系统补偿 158

5.3比例、积分与微分（PID）控制 159

5.3.1Ziegler-Nichols方法 159

5.3.2解析方法 162

5.3.3PD控制 164

5.4超前补偿 166

5.4.1根轨迹设计方法 167

5.4.2根轨迹的几何方法 168

5.4.3根轨迹的解析方法 171

5.4.4超前补偿的博德图设计方法 173

5.4.5博德图设计的解析方法 177

5.4.6PD控制器与超前补偿器的比较 179

5.5滞后补偿 180

5.5.1根轨迹设计方法 180

5.5.2根轨迹的解析方法 182

5.5.3滞后补偿器的博德图设计方法 185

5.5.4博德图设计的解析方法 188

5.5.5PI控制器与滞后补偿器的比较 189

5.6一般补偿控制 190

5.7非最小相位系统的稳定裕量 195

习题 199

附录A 程序清单 202

第6章 调节系统的状态空间设计方法 206

6.1概述 206

6.2极点配置方法 206

6.2.1传递函数分析 210

6.2.2理论分析 211

6.3用于状态空间设计的MATLAB命令 219

6.4观测器的设计 224

6.5降阶观测器的设计 232

6.6有关状态空间设计的讨论 242

习题 243

附录A 程序清单 243

第7章 数字控制系统设计方法 248

7.1概述 248

7.2差分方程 248

7.3采样信号的频谱 251

7.3.1采样定理 252

7.3.2信号的混叠 253

7.4 z变换 255

7.5离散状态空间模型 257

7.6.1脉冲响应不变法 258

7.6数字控制系统仿真 258

7.6.2带有零阶保持器的z变换法 259

7.6.3差分变换法 261

7.7用于离散系统的MATLAB命令 264

7.8偏差问题 270

7.8.1偏差的预补偿方法 271

7.8.2临界频率的预补偿方法 274

7.9数字补偿器 276

7.9.1PID控制 277

7.9.2PID控制器分析技术 281

7.9.3超前－滞后补偿 283

7.9.4ω变换 286

习题 293

7.10离散状态空间设计简介 293

7.9.5补偿器的延迟 293

附录 294

附录A 程序清单 294

附录B z变换表和ZOH表 297

第8章 离散系统极点配置和观测器设计方法 298

8.1概述 298

8.2极点配置方法 300

8.2.1说明 303

8.2.2无差拍响应 303

8.2.3无差拍控制的说明 306

8.3系统设计实例 311

8.4.1全阶观测器的结构 324

8.4全阶状态观测器的设计 324

8.4.2观测器增益矩阵Ke的方程 327

8.5最小阶状态观测器 330

习题 339

第9章 线性二次型最优控制设计方法 341

9.1引言 341

9.2连续系统的二次型最优控制 341

9.2.1连续系统二次型调节器问题的求解 342

9.2.2连续系统二次型调节器问题的拓展 344

9.2.3MATLAB实现 345

9.3离散系统的二次型最优控制 352

9.3.1离散系统二次型最优控制问题的求解 352

9.3.2采用离散极小值原理的求解 352

9.3.3最小性能指标的计算 356

9.4离散系统的稳态二次型最优控制 371

9.4.1离散系统稳态二次型最优控制的求解 371

9.4.2MATLAB实现 373

9.5最少能量控制问题 380

9.5.1伪逆 380

9.5.2伪逆的MATLAB实现 383

9.5.3最少能量控制问题的讨论 385

9.6最优观测器设计 391

9.6.1公式与求解 391

9.6.2MATLAB实现 393

9.7线性二次型高斯问题 398

9.7.1LOG问题的求解 398

9.7.2MATLAB实现 399

习题 404

第10章 系统设计实例 406

10.1概述 406

10.2连续系统设计实例 406

11.2.1参数估计 415

10.3离散系统设计实例 417

10.3.1离散系统根轨迹的设计实例 417

10.3.2离散系统动态响应分析设计实例 422

10.3.3具有离散系统状态空间方程的系统动态响应设计实例 428

10.3.4离散系统的频率响应 429

10.3.5离散系统观测器设计实例 443

第11章 常用MATLAB工具箱简介 448

11.1控制系统工具箱 448

11.1.1 LTI模型的建立与转换 449

11.1.2系统建模 466

11.1.3模型转换 475

11.1.4模型降阶和最小实现 478

11.1.5模型实现 479

11.1.6模型性质 480

11.1.7时间域响应 483

11.1.8频率域响应 489

11.1.9根轨迹 496

11.1.10增益选择 498

11.1.11方程求解 503

11.1.12演示程序 504

11.1.13GUI图形工具 505

11.2系统辨识工具箱 511

11.2.2非参数估计 521

11.2.3数据处理 524

11.2.4模型建立 532

11.2.5模型转换 549

11.2.6递推参数估计 556

11.2.7模型绘图 559

11.2.8信息提取 564

11.2.9模型结构选择 566

11.2.10模型不确定性评估和模型校验 568

11.2.11GUI图形工具 571

参考文献 579