MATLAB与控制系统仿真实践(第3版)

图书标准信息

• 作者 赵广元 著
• 出版社 北京航空航天大学出版社
• 出版时间 2016-10
• 版次 1
• ISBN 9787512422261
• 定价 45.00元
• 装帧 平装
• 开本 16开
• 纸张 胶版纸
• 页数 330页
• 字数 0.54千字

【内容简介】

《MATLAB与控制系统仿真实践（第3版）》一书以MATLAB R2015b为仿真平台，以清新、简洁的风格介绍了MATLAB语言基础及基于MATLAB的控制系统仿真。本书在结构上包括上下两篇共17章。上篇介绍MATLAB语言基础；为满足新的教学需求，还加入了MATLAB/Simulink与开源电子设计平台Arduino的交互应用，共8章。下篇介绍控制系统的MATLAB仿真，并提供了两个课程设计案例供学习参考，共9章。

 

全书结构清晰，内容翔实，图文并茂，以丰富的实例突出实践性，通过紧密联系实际突出应用性。

 

《MATLAB与控制系统仿真实践（第3版）》一书可作为自动控制等相关专业的教学参考用书，也可作为相关领域工程技术人员和研究人员的参考资料。书中MATLAB语言的介绍较为全面，可供MATLAB语言入门者学习参考。书中所给综合实例则对相关课程设计、毕业设计等有重要参考价值。

 

【作者简介】

赵广元，西安邮电大学副教授，硕士生导师。已出版图书：《MATLAB与控制系统仿真实践》（第1、2版）、《Proteus辅助的单片机原理实践：基础设计、课程设计和毕业设计》。 

【目录】

上篇MATLAB/ Simulink基础

 

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4

 

1.1.2命令历史记录(Command History)窗口6

 

1.1.3工作空间(Workspace)窗口7

 

1.1.4MATLAB的帮助使用9

 

1.1.5图形窗口12

 

1.1.6编辑/调试窗口13

 

1.2MATLAB Notebook及其使用14

 

1.2.1MATLAB Notebook的启动14

 

1.2.2Notebook的菜单命令15

 

1.2.3输出单元的格式控制15

 

1.2.4使用Mbook模板的技巧16

 

本 章 小 结16

 

第2章MATLAB语言基础17

 

2.1MATLAB语言的常量与变量17

 

2.1.1MATLAB语言的常量17

 

2.1.2MATLAB语言的变量18

 

2.2MATLAB语言的运算符19

 

2.2.1算术运算符19

 

2.2.2关系运算符19

 

2.2.3逻辑运算符19

 

2.3MATLAB语言的数据类型20

 

2.3.1MATLAB语言的数据类型概述20

 

2.3.2稀疏矩阵20

 

2.3.3单元数组24

 

2.3.4结构数组27

 

2.4MATLAB语言的基本语句结构30

 

2.4.1直接赋值语句30

 

2.4.2调用函数语句31

 

本 章 小 结31

 

第3章MATLAB的数值运算与符号运算基础32

 

3.1数组与矩阵的基本操作32

 

3.1.1数组与矩阵的输入32

 

3.1.2数组与矩阵元素的操作36

 

3.1.3数组与矩阵的输出38

 

3.2MATLAB的基本数值运算40

 

3.2.1算术运算40

 

3.2.2关系运算44

 

3.2.3逻辑运算45

 

3.2.4运算优先级47

 

3.3MATLAB的基本符号运算47

 

3.3.1符号运算基本函数48

 

3.3.2符号代数方程和微分方程的求解49

 

3.3.3符号微积分运算52

 

3.3.4Laplace变换及其反变换、Z变换及其反变换53

 

3.3.5MuPAD Notebook简介55

 

本 章 小 结56

 

第4章MATLAB语言的程序设计57

 

4.1MATLAB语言的流程结构57

 

4.1.1if, else和elseif组成的条件转移结构57

 

4.1.2switch，case和otherwise组成的开关结构58

 

4.1.3while/for循环结构58

 

4.1.4try和catch组成的试探结构59

 

4.1.5MATLAB程序设计举例60

 

4.2MATLAB函数的编写63

 

4.2.1MATLAB函数的基本结构64

 

4.2.2MATLAB函数编写举例66

 

4.3MATLAB程序设计中应注意的问题69

 

本 章 小 结70

 

第5章MATLAB语言的绘图基础71

 

5.1二维图形的绘制71

 

5.1.1绘制二维图形的基本函数及示例71

 

5.1.2图形的修饰及示例73

 

5.1.3多图绘制函数及示例78

 

5.1.4特殊应用二维图形的绘制83

 

5.2三维图形的绘制85

 

5.2.1三维图形绘制函数85

 

5.2.2三维图形绘制举例85

 

5.3图形的图形化编辑87

 

5.4符号函数绘制图形88

 

5.4.1符号函数绘制图形的函数及示例88

 

5.4.2符号函数的图形化绘制方式89

 

本 章 小 结90

 

第6章MATLAB GUI程序设计初步91

 

6.1GUI设计工具GUIDE简介91

 

6.1.1GUIDE的启动91

 

6.1.2GUI的创建91

 

6.2GUI程序设计示例93

 

6.2.1“Hello World”程序的设计93

 

6.2.2控制系统典型环节的演示程序95

 

本 章 小 结99

 

第7章MATLAB的仿真集成环境——Simulink100

 

7.1Simulink概述100

 

7.2Simulink的基本界面操作100

 

7.3Simulink的功能模块及其操作103

 

7.3.1Simulink的功能模块103

 

7.3.2功能模块的基本操作109

 

7.3.3功能模块的连接操作111

 

7.4Simulink仿真环境的设置112

 

7.5子系统及封装技术113

 

7.5.1子系统的建立114

 

7.5.2子系统的封装115

 

7.6用Simulink建立系统模型示例118

 

7.7Simulink的高级应用——S函数的编写121

 

7.7.1S函数的工作原理122

 

7.7.2S函数的设计实例127

 

本 章 小 结133

 

第8章MATLAB/Simulink与Arduino交互控制134

 

8.1Arduino简介134

 

8.1.1Arduino及其特点134

 

8.1.2Arduino硬件资源135

 

8.1.3Arduino开发环境136

 

8.1.4Arduino开发举例137

 

8.2MATLAB/Simulink对Arduino的开发支持140

 

8.2.1MATLAB/Simulink支持包的安装140

 

8.2.2MATLAB对Arduino的支持(Arduino Support from MATLAB)141

 

8.2.3Simulink对Arduino的支持(Arduino Support from Simulink)141

 

8.3MATLAB/Simulink与Arduino交互控制举例143

 

8.3.1MATLAB与Arduino交互控制举例143

 

8.3.2Simulink与Arduino交互控制举例146

 

本 章 小 结149

 

下篇控制系统的MATLAB仿真

 

第9章自动控制及其仿真概述153

 

9.1自动控制系统概述153

 

9.1.1自动控制系统的基本形式及特点153

 

9.1.2自动控制系统的分类154

 

9.1.3对自动控制系统的要求及性能评价154

 

9.2控制系统仿真概述154

 

9.2.1仿真的基本概念154

 

9.2.2仿真的不同分类155

 

9.2.3仿真技术的应用及发展156

 

9.2.4计算机仿真的要素及基本步骤157

 

9.2.5控制系统仿真软件158

 

本 章 小 结158

 

第10章基于MATLAB的控制系统数学建模159

 

10.1控制系统的传递函数模型159

 

10.1.1系统传递函数模型简述159

 

10.1.2传递函数的MATLAB相关函数160

 

10.1.3建立传递函数模型实例161

 

10.2控制系统的零极点函数模型164

 

10.2.1零极点函数模型简述164

 

10.2.2零极点函数的MATLAB相关函数165

 

10.2.3建立零极点函数模型实例165

 

10.3控制系统的状态空间函数模型169

 

10.3.1状态空间函数模型简述169

 

10.3.2状态空间函数的MATLAB相关函数169

 

10.3.3建立状态空间函数模型实例170

 

10.4系统模型之间的转换172

 

10.4.1系统模型转换的MATLAB相关函数172

 

10.4.2系统模型之间转换实例173

 

10.5方框图模型的连接化简178

 

10.5.1方框图模型的连接化简简述178

 

10.5.2系统模型连接化简的MATLAB相关函数180

 

10.5.3系统模型连接化简实例180

 

10.6Simulink图形化系统建模实例184

 

本 章 小 结185

 

第11章控制系统的稳定性分析186

 

11.1系统稳定性的MATLAB直接判定187

 

11.1.1MATLAB直接判定的相关函数187

 

11.1.2MATLAB直接判定实例187

 

11.2系统稳定性的MATLAB图形化判定190

 

11.2.1MATLAB图形化判定的相关函数190

 

11.2.2MATLAB图形化判定实例190

 

11.3MATLAB LTI Viewer稳定性判定实例192

 

本 章 小 结195

 

第12章控制系统的时域分析196

 

12.1控制系统的动态性能指标分析196

 

12.1.1控制系统的动态性能指标196

 

12.1.2控制系统动态性能指标MATLAB求取实例197

 

12.2控制系统的稳态性能指标分析204

 

12.2.1系统的稳态性能指标204

 

12.2.2控制系统稳态性能指标MATLAB求取实例204

 

12.3MATLAB时域响应仿真的典型函数应用207

 

12.3.1MATLAB时域响应仿真的典型函数207

 

12.3.2MATLAB时域响应仿真的典型函数应用实例207

 

12.4MATLAB/Simulink图形化时域分析212

 

12.4.1MATLAB LTI Viewer时域分析实例212

 

12.4.2Simulink时域分析实例215

 

本 章 小 结217

 

第13章控制系统的根轨迹分析与校正218

 

13.1控制系统的根轨迹法分析220

 

13.1.1MATLAB根轨迹分析的相关函数220

 

13.1.2MATLAB根轨迹分析实例220

 

13.2控制系统的根轨迹法校正233

 

13.2.1根轨迹法超前校正及基于MATLAB的实例234

 

13.2.2根轨迹法滞后校正及基于MATLAB的实例238

 

13.3MATLAB图形化根轨迹法分析与设计242

 

13.3.1MATLAB图形化根轨迹法分析与设计工具rltool242

 

13.3.2基于图形化工具rltool的系统分析与设计实例244

 

本 章 小 结246

 

第14章控制系统的频域分析与校正247

 

14.1控制系统的频域分析248

 

14.1.1频率特性及其表示248

 

14.1.2MATLAB频域分析的相关函数248

 

14.1.3MATLAB频域分析实例249

 

14.2基于频域法的控制系统稳定性能分析258

 

14.2.1频域法的稳定性判定和稳定裕度概述258

 

14.2.2基于频域法的控制系统稳定性判定相关函数259

 

14.2.3MATLAB频域法稳定性判定实例260

 

14.3控制系统的频域法校正266

 

14.3.1频域法超前校正及基于MATLAB的实例266

 

14.3.2频域法滞后校正及基于MATLAB的实例271

 

14.3.3频域法滞后超前校正及基于MATLAB的实例276

 

本 章 小 结282

 

第15章控制系统的PID控制器设计283

 

15.1PID控制器概述283

 

15.2PID控制器作用分析284

 

15.2.1比例控制作用举例分析284

 

15.2.2比例微分控制作用举例分析285

 

15.2.3积分控制作用举例分析288

 

15.2.4比例积分控制作用举例分析290

 

15.2.5比例积分微分控制作用举例分析291

 

15.3PID控制器设计举例295

 

15.3.1PID控制器参数整定方法295

 

15.3.2PID控制器设计举例296

 

本 章 小 结300

 

第16章非线性控制系统分析301

 

16.1非线性系统概述301

 

16.2相平面法302

 

16.2.1相平面法概述302

 

16.2.2基于MATLAB的相轨迹图绘制示例302

 

16.3描述函数法304

 

16.3.1描述函数法概述304

 

16.3.2基于MATLAB的描述函数法非线性系统分析示例305

 

本 章 小 结307

 

第17章课程设计综合实例308

 

17.1课程设计作品1——系统的滞后超前频域法校正308

 

17.1.1设计目的308

 

17.1.2设计任务308

 

17.1.3具体要求308

 

17.1.4设计原理概述308

 

17.1.5设计方案及分析309

 

17.1.6结束语320

 

17.1.7参考文献320

 

17.2课程设计作品2——系统的根轨迹法超前校正320

 

17.2.1设计目的320

 

17.2.2设计任务321

 

17.2.3具体要求321

 

17.2.4设计原理及EDA工具选择321

 

17.2.5系统校正及结果分析323

 

17.2.6结束语328

 

17.2.7参考文献328