第一章 MATLAB简介与常用数学方法 1
1．1 MATLAB语言的特点 1
1．1．1 编程简单使用方便 1
1．1．2 函数库可任意扩充 2
1．1．3 语言简单内涵丰富 2
1．1．4 简便的绘图功能 2
1．2 MATLAB的基本操作方法 3
1．2．1 MATLAB的语言结构和编程方法 3
1．2．2 MATLAB的主要语法和操作符 5
1．3 特殊矩阵的生成 12
1．3．1 零矩阵与单位矩阵 12
1．3．2 对角矩阵 12
1．3．3 伴随矩阵 13
1．3．4 Vandermonde矩阵 13
1．3．5 Hilber矩阵及逆Hilbert矩阵 14
1．4 矩阵特征参数的提取 15
1．4．1 矩阵的秩 15
1．4．2 矩阵的行列式 16
1．4．3 矩阵的迹 16
1．4．4 矩阵的范数 17
1．4．5 矩阵的特征多项式、特征方程与特征根 19
1．5 矩阵的分解 20
1．5．1 三角分解 20
1．5．2 Cholesky分解 23
1．5．3 奇异值分解 24
1．6 矩阵特征值与特征向量 27
1．6．1 矩阵特征值与特征向量的计算 27
1．6．2 广义矩阵特征值与特征向量 29
1．7 矩阵求逆与线性方程求解 30
1．8 矩阵的非线性运算 32
1．8．1 对矩阵各个元素的非线性运算 32
1．8．2 对整个矩阵的非线性运算 33
1．9 其它常用数学方法 35
1．9．1 多项式拟合 35
1．9．2 非线性方程求解与最优化 36
1．10 常用数学方法举例 38
1．10．1 解线性方程组的全主元三角分解法 38
1．10．2 离散数据多项式拟合的正交化方法 40
1．10．3 求矩阵特征值的基本QR方法 42
1．11 本章小结 46
第二章 控制系统的数学描述与建模 47
2．1 微分方程 47
2．1．1 微分方程的数值解 47
2．1．2 非线性系统 50
2．1．3 线性化 52
2．2 传递函数 53
2．2．1 多项式的根和特征多项式 53
2．2．2 传递函数的零点和极点 54
2．2．3 部分分式展开 56
2．3 状态空间描述 56
2．3．1 将微分方程化成状态方程 57
2．3．2 矩阵的对角化 58
2．4 模型的转换与连接 59
2．4．1 数学模型的转换 59
2．4．2 系统模型的连接 64
2．5 模型的降阶与实现 71
2．5．1 模型降阶 72
2．5．2 模型实现 78
2．6 控制系统的模型属性 80
2．7 控制系统常用数学方程求解 86
2．8 本章小结 88
第三章 控制系统的分析方法 89
3．1 控制系统的稳定性分析 89
3．2 控制系统的时域分析 94
3．2．1 时域分析的一般方法 94
3．2．2 常用时域分析函数 98
3．2．3 时域分析应用实例 102
3．3 控制系统的频域分析 108
3．3．1 频域分析的一般方法 108
3．3．2 常用频域分析函数 114
3．3．3 频域分析应用实例 118
3．4 根轨迹分析方法 124
3．4．1 模条件和角条件 124
3．4．2 绘制根轨迹的基本规则 125
3．4．3 根轨迹分析应用实例 126
3．5 本章小结 130
第四章 SIMULINK仿真 131
4．1 系统建模 131
4．2 SIMULINK仿真方法 137
4．2．1 仿真过程的设置 137
4．2．2 系统仿真 144
4．3 模型图的优化 146
4．3．1 模块的翻转与旋转 146
4．3．2 信号线的分叉和弯转 149
4．3．3 模型图的标注 150
4．3．4 对模型图的其它优化方法 153
4．4 模块的合成、创建与封装 155
4．4．1 模块的合成 155
4．4．2 创建新模块 156
4．4．3 模块的封装 158
4．5 SIMULINK的mdI文件 160
4．6 本章小结 164
第五章 控制系统的频域设计方法 165
5．1 控制系统的校正 165
5．1．1 单变量系统的主要校正方式 165
5．1．2 PD、PI、PID校正 166
5．1．3 串联校正实例 169
5．2 多变量系统的频域设计方法 174
5．2．1 数学模型与标准型 174
5．2．2 多变量系统的频率响应 176
5．3 定量反馈控制设计方法 178
5．3．1 单变量系统的QFT设计方法 179
5．3．2 QFT设计举例 180
5．3．3 QFT设计工具箱应用 187
5．4 M1A1主战坦克观测仪飞轮控制器的设计 191
5．5 本章小结 200
第六章 控制系统的时域设计方法 201
6．1 极点配置设计方法 201
6．2 解耦控制设计方法 204
6．3 线性二次型最优控制器设计 209
6．3．1 线性二次型指标与里卡第(Riccati)方程求解 209
6．3．2 最优控制器设计实例 212
6．4 线性二次型高斯(Gauss)最优控制 228
6．4．1 LQG问题的一般解法 228
6．4．2 回路传输恢复技术 229
6．4．3 LQG设计实例 230
6．5 本章小结 235
第七章 数字信号处理中的信号分析 236
7．1 离散时间信号与系统 236
7．1．1 离散时间信号 236
7．1．2 离散系统的卷积和相关 239
7．1．3 离散系统的差分方程 244
7．2 离散时间傅立叶变换 246
7．2．1 离散时间傅立叶变换定义与计算 246
7．2．2 离散时间傅立叶变换的特性 249
7．3 离散傅立叶变换 254
7．3．1 离散傅立叶级数 254
7．3．2 离散傅立叶变换 256
7．4 数字信号处理信号分析实例 262
7．4．1 实验准备 262
7．4．2 wav文件的一次性傅立叶变换 263
7．4．3 wav文件的分段傅立叶分析 265
7．4．4 用SIMULINK进行仿真 269
7．5 本章小结 274
第八章 FIR滤波器设计 275
8．1 数字滤波器的结构 275
8．1．1 基本元件 275
8．1．2 IIR滤波器的结构 276
8．1．3 FIR滤波器的结构 287
8．2 滤波器设计基础 289
8．2．1 滤波器指标的确定 290
8．2．2 问题的描述 290
8．3 线性相位FIR滤波器的性质 291
8．3．1 冲激响应 291
8．3．2 频率响应 291
8．3．3 零点位置 293
8．4 FIR滤波器的窗函数设计技术 297
8．4．1 窗函数设计的基本思想 297
8．4．2 常用窗函数 297
8．4．3 窗函数设计公式 298
8．4．4 FIR滤波器设计实例 298
8．5 本章小结 307
第九章 IIR滤波器设计 308
9．1 滤波器的指标 308
9．2 模拟滤波器原型 309
9．2．1 巴特沃斯低通滤波器 309
9．2．2 切比雪夫低通滤波器 315
9．3 滤波器的变换 321
9．3．1 滤波器变换的基本方法 321
9．3．2 滤波器变换实例 321
9．4 用MATLAB设计低通滤波器 325
9．4．1 设计低通滤波器的MATLAB函数 326
9．4．2 低通滤波器设计实例 326
9．5 本章小结 330