MATLAB自动控制系统设计

前言

第1章 MATLAB基础简介

1.1 MATLAB简介

1.1.1 MATLAB发展历程及其影响

1.1.2 MATLAB语言特性

1.1.3 MATLAB应用与组成部分

1.2 MATLAB的运行环境

1.2.1 工作界面

1.2.2 命令窗口

1.2.3 当前目录浏览器窗口

1.2.4 工作空间浏览器窗口

1.2.5 历史命令窗口

1.2.6 数组编辑器窗口

1.3 MATLAB的常量与变量

1.3.1 MATLAB的常量

1.3.2 MATLAB的变量

1.4 MATLAB数值运算

1.4.1 向量及运算

1.4.2 数组及运算

1.4.3 矩阵的函数运算

1.4.4 多项式及运算

1.5 MATLAB的程序设计

1.5.1 M文件

1.5.2 函数变量及变量作用域

1.5.3 子函数与局部函数

1.5.4 流程控制语句

1.6 符号运算

1.6.1 符号对象的创建和使用

1.6.2 符号表达式的操作

1.7 子MATLAB的数学表达式及其书写

1.7.1 MATLAB的数学表达式

1.7.2 MATLAB的数学表达式的书写

1.8 MATLAB的绘图功能

1.8.1 二维绘图

1.8.2 三维绘图

1.8.3 句柄图形

1.9 MATABL的其它常用数学方法

1.9.1 多项式拟合

1.9.2 非线性方程的求解与最优化

第2章 控制系统的基础介绍

2.1 自动控制系统的概念

2.1.1 开环闭环控制系统

2.1.2 闭环控制系统组成结构

2.1.3 反馈控制系统品质要求

2.2 自动控制的分类

2.2.1 线性系统和非线性系统

2.2.2 离散系统和连续系统

2.2.3 恒值系统和随机系统

2.3 经典控制理论

2.3.1 传递函数模型理论

2.3.2 零极点增益模型理论

2.3.3 控制系统的根轨迹分析

2.3.4 控制系统的时域分析

2.3.5 控件系统的频域分析

2.4 现代控制理论

2.4.1 状态空间模型

2.4.2 控制系统的可控性与可观性

2.4.3 最优控制理论

2.4.4 鲁棒控制理论

2.5 智能控制理论

2.5.1 智能控制理论概述

2.5.2 模糊控制

第3章 Simulink建模与仿真

3.1 典型控制系统的建模与仿真

3.1.1 控制系统的建模

3.1.2 仿真参数的设置

3.2 用Simulink建立系统模型

3.2.1 打开模型窗口的方法

3.2.2 模块的复制、移动与删除

3.2.3 模块的连接

3.2.4 模块名称的修改

3.2.5 系统结构图模型标题名称的标注与修改

3.2.6 创建模型的取消与复原操作

3.2.7 模型文件的保存与打开

3.2.8 Simulink建模注意事项

3.3 模块的合成、创建与封闭

3.3.1 模块的合成

3.3.2 创建新模块

3.3.3 模块的封装

3.4 Simulink仿真命令与回调方法

3.4.1 Simulink模型的构造与编辑命令

3.4.2 Simulink模型仿真命令

3.4.3 模型与模块的回调方法

3.5 S函数

3.5.1 S函数的工作方式

3.5.2 用MATLAB语言编写S函数

第4章 自动控制系统的模型建立与仿真

4.1 控制系统的数学模型

4.1.1 连续系统

4.1.2 离散系统

4.2 数学模型的建立

4.2.1 传递函数模型

4.2.2 状态空间模型

4.2.3 零极点增益模型

4.2.4 频率响应数据模型

4.3 模型对象间的转换

4.3.1 LTI对象转化为传递函数

4.3.2 将LTI对象转化为零极点模型

4.3.3 系统的状态方程实现

4.3.4 最小实现

4.4 数学模型的连接

4.4.1 优先原则

4.4.2 串并连接

4.4.3 反馈连接

4.4.4 复杂模型的连接

4.5 控制系统的模型属性

4.6 含有非线性环节的系统仿真

4.6.1 饱和非线性

4.6.2 死区非线性

4.6.3 间隔非线性

4.7 控制系统的离散化与连续化

4.7.1 连续系统模型的离散化

4.7.2 离散系统模型的连续化

4.8 离散系统的仿真

4.8.1 差分方程法

4.8.2 z变换法

第5章 根轨迹分析法

5.1 根轨迹的基本概念

5.2 根轨迹的指令方式

5.3 根轨迹设计工具

5.3.1 根轨迹图形设计工具的使用方法

5.3.2 根轨迹图形设计示例

5.4 利用根轨迹图对闭环系统性能分析

5.5 根轨迹分析

5.5.1 幅值条件和相角条件

5.5.2 绘制根轨迹法则

5.5.3 参数根轨迹的绘制分析

5.5.4 根轨迹的时滞系统分析

5.6 根轨迹对系统的暂态特性的分析

第6章 时域、频域分析法

6.1 控制系统的时域分析介绍

6.1.1 时域分析基本概念

6.1.2 时域分析方法

6.2 频域分析法的基础

6.2.1 有关频域分析的几个概念

6.2.2 控制系统的频域特性

6.3 频率响应分析的MATLAB实现

6.3.1 Bode图的绘制

6.3.2 Nyquist图的绘制

6.3.3 Nichols图的绘制

6.4 频率系统品质分析

6.4.1 开环频率特性与时域响应的关系

6.4.2 闭环频率特性与时域响应的关系

第7章 控制系统性质的分析

7.1 用根轨迹法判定系统稳定性

7.2 用频率法判定系统稳定性

7.2.1 用Bode图判定系统的稳定性

7.2.2 用Nyquist图判定系统的稳定性

7.3 控制系统稳态误差的计算

7.3.1 控制系统的静、动态误差系数

7.3.2 典型信号输入下的稳态误差

7.3.3 外信号输入的响应与稳态误差曲线

……

第8章 常用的控制系统设计

第9章 控制系统的校正

第10章 控制系统的典型应用

参考文献

《MATLAB自动控制系统设计》系统地介绍了MATLABR2009a的基本功能及控制系统的中应用。突出了新版本的新增功能和特性。在介绍过程中同时加入了具有一定难度的范例，来提高读者的控制系统工程设计能力。全书共分10章。第1章介绍了MATLAB基础简介，第2章介绍了控制系统的基础；第3章介绍了Simulink建模与仿真；第4章介绍了自动控制系统的模型建立与仿真；第5章根轨迹分析法；第6章介绍了时频域分析法；第7章介绍了控制系统性质的分析；第8章介绍了常用的控制系统设计；第9章介绍了控制系统的校正；第10章介绍了控制系统的典型应用等内容。
《MATLAB自动控制系统设计》可以作为广大在校本科生和研究生的学习用书，也可以作为广大科研人员、学者、工程技术人员的参考用书。

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