第1章 控制系统仿真及工具软件概述 1
1.1 控制系统及仿真软件 1
1.1.1 控制系统模型 1
1.1.2 控制系统仿真 2
1.1.3 MATLAB的语言特点 3
1.1.4 MATLAB的控制产品 4
1.2 MATLAB的操作与使用 5
1.2.1 MATLAB的工作空间 6
1.2.2 MATLAB的命令窗口 6
1.2.3 MATLAB的程序编辑器 6
1.2.4 MATLAB的帮助文件 7
1.3 数值计算与矩阵运算 10
1.3.1 MATLAB的数值类型 10
1.3.2 矩阵运算 12
1.3.3 符号运算 15
1.4 程序、文件和函数 23
1.4.1 M文件编程 23
1.4.2 常用的编程语句 26
1.4.3 程序调试与诊断 30
本章小结 33
习题 33
第2章 控制系统的数学描述 34
2.1 控制系统数学模型与控制工具箱函数 34
2.1.1 传递函数模型 34
2.1.2 状态空间模型 42
2.2 控制系统模型的转换及连接 47
2.2.1 模型转换函数 47
2.2.2 模型连接与化简 51
2.3 控制系统建模工程实例 55
本章小结 62
习题 62
第3章 控制系统分析 63
3.1 控制系统的时域分析 63
3.1.1 时域分析基础 63
3.1.2 系统的稳态性能分析 64
3.1.3 阶跃响应分析 65
3.1.4 脉冲响应分析 70
3.1.5 任意输入的时域响应分析 73
3.1.6 控制系统时域分析综合实例 74
3.2 控制系统的根轨迹分析 75
3.2.1 函数指令方式 75
3.2.2 单输入单输出设计工具 82
3.3 控制系统的频域分析 91
3.3.1 频率响应与Nyquist图 92
3.3.2 伯德图分析 95
3.3.3 控制系统频域分析综合实例 99
3.3.4 基于单输入单输出设计工具的控制系统频域分析 101
3.4 控制系统的稳定性分析 102
3.4.1 控制系统稳定性分析方法简述 102
3.4.2 控制系统稳定性分析的MATLAB实现 104
3.5 控制系统的可观性与可控性分析 106
3.5.1 系统的可观性分析 107
3.5.2 系统的可控性分析 109
本章小结 112
习题 112
第4章 控制系统设计与仿真 113
4.1 基于根轨迹的控制系统设计 113
4.1.1 基于根轨迹的相位超前校正 113
4.1.2 基于根轨迹的相位滞后校正 123
4.2 基于伯德图的控制系统设计 126
4.2.1 基于伯德图的相位超前校正 126
4.2.2 基于伯德图的相位滞后校正 130
4.2.3 基于伯德图的滞后-超前校正 133
4.3 控制系统的PID控制器设计 136
4.3.1 PID控制规律 137
4.3.2 PID控制器设计方法 140
4.3.3 PID控制器设计实例 146
4.4 极点配置与观测器设计 150
4.4.1 极点配置 150
4.4.2 全维状态观测器设计 153
4.4.3 降维状态观测器设计 155
4.4.4 基于观测器的状态反馈系统设计综合实例 157
本章小结 159
习题 159
第5章 控制系统CAD——Simulink基础与应用 161
5.1 Simulink基本介绍与基本操作 161
5.1.1 Simulink的基本介绍 161
5.1.2 Simulink的启动 161
5.1.3 Simulink Library 163
5.2 Simulink的建模方法与仿真 168
5.2.1 仿真模型编译器 168
5.2.2 仿真系统的编辑 169
5.2.3 Simulink仿真参数的设定 172
5.2.4 Simulink与MATLAB的接口设计 174
5.3 Simulink子系统的创建与封装 176
5.3.1 Simulink子系统的创建 176
5.3.2 Simulink子系统的封装 178
5.4 采用MATLAB命令进行仿真与分析 181
5.4.1 仿真系统的打开和关闭 181
5.4.2 功能模块参数设置 182
5.4.3 系统模型的仿真运行 183
5.4.4 仿真系统参数设置 183
5.4.5 运行结果分析 185
5.5 S函数 187
5.5.1 S函数简介 188
5.5.2 用M文件创建S函数 190
5.6 基于Simulink的系统分析与设计实例 195
5.6.1 连续系统的时域分析实例 195
5.6.2 连续系统的稳定性分析实例 197
5.6.3 连续系统的稳态误差分析实例 199
5.6.4 线性连续系统的设计实例 203
本章小结 208
习题 208
参考文献 209