MATLAB控制系统设计与仿真

第1章 MATLAB软件与控制系统概述

1.1 MATLAB概述

1.1.1 MATLAB发展史

1.1.2 MATLAB系统结构

1.1.3 MATLAB语言特点

1.1.4 MATLAB新特性

1.1.5 MATLABR2013a新功能

1.2 MATLAB的安装、退出及卸载

1.2.1 MATLAB的安装

1.2.2 MATLAB的启动和退出

1.2.3 MATLAB卸载

1.3 MATLAB工作环境

1.3.1 HOME工具项

1.3.2 PLOTS工具项

1.3.3 Apps工具项

1.3.4 命令窗口

1.3.5 工作空间窗口

1.3.6 命令历史窗口

1.4 MATLAB帮助系统

1.4.1 MATLAB帮助命令

1.4.2 MATLAB帮助窗口

1.4.3 MATLAB演示系统

1.4.4 MATLAB远程帮助

1.5 自动控制系统概述

1.5.1 自动控制形式

1.5.2 自动控制系统的分类

1.5.3 控制系统的要求及性能评价

1.6 控制系统仿真概述

1.6.1 仿真基本概念

1.6.2 仿真不同的分类

1.6.3 仿真应用与发展

1.6.4 仿真基本步骤

1.7 非线性系统特性

1.7.1 非线性系统自振

1.7.2 非线性系统自振分析

第2章 MATLAB控制系统的数学模型

2.1 MATLAB基本程序元素

2.1.1 变量与常量

2.1.2 运算符

2.2 MATLAB数据类型

2.2.1 数值类型

2.2.2 字符串

2.2.3 元胞数组

2.2.4 结构数组

2.3 系统的数学模型

2.3.1 连续系统

2.3.2 离散系统

2.4 数学模型的MATLAB相关函数

2.4.1 传递模型函数

2.4.2 零极点模型函数

2.4.3 状态空间模型函数

2.5 系统模型间转换

2.6 系统模型连接

2.6.1 优先原则

2.6.2 串连

2.6.3 并连

2.6.4 反馈连接

2.6.5 混合连接

第3章 MATLAB控制系统稳定性判定

3.1 数组及矩阵

3.1.1 数组的创建

3.1.2 矩阵的创建

3.1.3 矩阵的基本数值运算

3.1.4 特殊矩阵

3.1.5 符号对象

3.2 稳定性概述

3.3 代数稳定判据

3.3.1 方程特征根判定稳定性

3.3.2 lienard-Chipard判据判定系统稳定性

3.4 根轨迹法判定稳定性

3.5 传递函数极点法判断系统稳定性

3.6 李亚普诺夫第二法判定系统稳定性

3.7 频率法判定系统稳定性

3.7.1 Bode图判定系统的稳定性

3.7.2 Nyquist曲线判断系统稳定性

3.8 系统误差分析与计算

3.8.1 误差e（t）的计算

3.8.2 系统的稳态误差

3.8.3 与输入有关的稳态误差

3.8.4 与干扰有关的稳态误差

3.9 MATLABLTIViewer稳定性判定实例

第4章 MATLAB控制系统的时域分析

4.1 时域响应分析

4.1.1 典型输入信号

4.1.2 时域分析的基本概念

4.1.3 线性系统时域响应求法

4.2 二阶系统

4.2.1 二阶系统的单位脉冲响应

4.2.2 二阶系统的单位阶跃响应

4.3 高阶系统

4.4 时域分析在MATLAB中的应用

4.5 MATLAB图形化时域分析

第5章 MATLAB控制系统的根轨迹分析

5.1 根轨迹的概述

5.2 二阶系统的根轨迹分析

5.3 MATLAB根轨迹相关函数

5.4 其他形式根轨迹

5.4.1 其他形式根轨迹概述

5.4.2 其他形式的根轨迹实例

5.5 根轨迹对系统的暂态特性的分析

5.6 控制系统的根轨迹校正法

5.6.1 根轨迹法超前校正

5.6.2 根轨迹法滞后校正

5.7 根轨迹的设计工具

第6章 MATLAB控制系统的频域分析

6.1 频率特性基本概念

6.1.1 频率特性定义

6.1.2 频域分析法特点

6.1.3 频域性能指标

6.2 频率特性的表示法

6.2.1 Nyquist图

6.2.2 Bode图

6.2.3 Nichols图

6.3 典型环节的频率特性

6.3.1 典型环的Nyquist图

6.3.2 典型环节的Bode图

6.4 频域分析的其他概念

6.5 频域分析的MATLAB函数

6.6 频域稳定性分析

6.6.1 Nyquist稳定判据

6.6.2 稳定裕度

第7章 MATLAB控制系统的状态空间法

7.1 Simulink概述

7.1.1 Simulink特点

7.1.2 启动Simulink

7.1.3 一个简单的仿真系统

7.2 建立状态空间表达式

7.2.1 由图建立状态空间表达式

7.2.2 由函数建立状态空间表达式

7.3 状态变换

7.3.1 非唯一性与特征不变性

7.3.2 标准型

7.4 可控性与可观性

7.4.1 状态可控性

7.4.2 状态可观性

7.4.3 可控和可观性实现

7.5 状态空间的MATLAB实现

7.6 系统状态反馈与状态观测器

7.6.1 极点配置

7.6.2 状态观测器

第8章 MATLAB离散控制系统的设计

8.1 离散控制系统的基本概念

8.1.1 离散控制系统的基本组成

8.1.2 数字控制系统工作过程

……

第9章 MATLAB控制系统的校正分析

第10章 MATLAB最优与鲁棒控制系统设计

第11章 MATLAB控制系统的综合实例

参考文献

本书以MATLAB R2013a为平台，从实用的角度入手，由浅入深地全面介绍MATLAB在控制系统中应用的知识，涵盖一般用户需要使用的各种功能。在详细介绍MATLAB内容的同时，各章配备了详细的实例，使读者容易、快捷地掌握MATLAB。全书共11章，前10章主要介绍MATLAB使用及控制系统的基本概念、控制系统的数学模型、离散系统设计、状态空间设计、时频域分析、稳定性判定、校正、最优控制及鲁棒控制等内容，第11章给出了MATLAB在控制中的综合应用实例。本书可作为自动化、控制工程、机电、计算机等专业高等院校学生和研究生的参考用书，也可供电子信息及相关领域的工程技术和研究人员使用。