MATLAB语言与控制系统仿真实训教程

第1章 MATLAB操作基础

1.1 MATLAB概述

1.1.1 MATLAB的功能特点

1.1.2 初识MATLAB

1.2 MATLAB的安装与集成环境

1.2.1 启动与退出MATLAB集成环境

1.2.2 MATLAB主窗口

1.2.3 MATLAB命令窗口

1.2.4 MATLAB工作空间窗口

1.2.5 MATLAB历史命令记录窗口

1.2.6 MATLAB的Start按钮

1.3 MATLAB帮助系统

1.3.1 MATLAB帮助窗口

1.3.2 MATLAB帮助命令

1.3.3 MATLAB演示系统

1.4 MATLAB工具箱

1.5 MATLAB的变量

1.5.1 MATLAB变量与运算符

1.5.2 MATLAB特殊变量

1.5.3 MATLAB数据的变量精度与显示方式

1.6 实训

1.6.1 实训目的

1.6.2 实训内容

第2章 MATLAB语言的数值运算

2.1 MATLAB变量与赋值

2.1.1 预定义变量

2.1.2 变量命名与赋值语句

2.1.3 内存变量的删除与修改

2.2 MATLAB矩阵

2.2.1 MATLAB矩阵的建立

2.2.2 MATLAB矩阵的数据处理

2.2.3 MATLAB特殊矩阵

2.3 MATLAB矩阵运算

2.3.1 MATLAB矩阵的算术运算

2.3.2 MATLAB关系运算

2.3.3 MATLAB逻辑运算

2.4 MATLAB矩阵分析

2.4.1 对角阵与三角阵

2.4.2 矩阵的转置与旋转

2.4.3 矩阵的逆与伪逆

2.4.4 方阵的行列式

2.4.5 矩阵的特征值与特征向量

2.4.6 矩阵的秩与迹

2.4.7 向量和矩阵的范数

2.4.8 矩阵的条件数与线性方程组的性态和解的误差分析

2.4.9 矩阵的超越函数

2.5 MATLAB基本数学函数

2.5.1 三角函数与双曲函数

2.5.2 其他常用函数

2.6 MATLAB多项式及其运算

2.6.1 多项式的建立

2.6.2 多项式的四则运算

2.6.3 多项式的求值与求根运算

2.6.4 多项式的构造

2.6.5 多项式的微分

2.7 MATLAB多项式插值和拟合

2.7.1 多项式插值

2.7.2 多项式拟合

2.8 线性方程组的数值解

2.8.1 矩阵相除法求解线性方程组

2.8.2 消去法求解线性方程组

2.9 MATLAB数值积分与微分

2.9.1 MATLAB数值积分

2.9.2 MATLAB数值微分

2.10 非线性方程数值求解与函数极值

2.10.1 非线性方程数值求解

2.10.2 函数极值

2.11 实训

2.11.1 实训目的

2.11.2 实训内容

第3章 MATLAB绘图

3.1 二维曲线绘图

3.1.1 基本绘图函数与图形窗口分割函数

3.1.2 plot(x)绘图

3.1.3 plot(xyS)绘图

3.1.4 plot(x1y1S1xnynSn)绘图

3.1.5 二维曲线其他绘图方式

3.1.6 图形标注与坐标控制

3.1.7 图形的可视化编辑

3.2 三维图形的绘制

3.2.1 三维曲线的绘制

3.2.2 三维曲面的绘制

3.2.3 其他三维图形的绘制

3.3 图形修饰处理

3.3.1 视点处理

3.3.2 色彩处理

3.3.3 光照处理

3.4 动画制作

3.4.1 动画制作函数

3.4.2 彗星图

3.4.3 帧动画

3.4.4 程序动画

3.5 实训

3.5.1 实训目的

3.5.2 实训内容

第4章 控制系统的数学模型

4.1 控制系统的数学模型基础知识

4.1.1 数学模型的定义、特点、分类

4.1.2 控制系统的微分方程

4.1.3 控制系统的传递函数

4.1.4 控制系统的结构图

4.1.5 典型控制系统结构图与常用传递函数

4.2 控制系统数学模型的MATLAB描述

4.2.1 传递函数模型（TF模型）

4.2.2 零极点模型（ZPK模型）

4.2.3 状态空间模型（SS模型）

4.2.4 控制系统传递函数的部分分式展开

4.3 控制系统模型的基本结构

4.3.1 串联连接结构

4.3.2 并联连接结构

4.3.3 反馈连接结构

4.4 不同模型对象的相互转换和模型数据的还原

4.4.1 TF模型、ZPK模型、SS模型三种模型参数之间的相互转换

4.4.2 LTI对象模型之间的相互转换

4.4.3 LTI对象模型数据的还原

4.5 控制系统的数学模型MATLAB实训

4.5.1 实训目的

4.5.2 实训内容

第5章 控制系统时域分析MATALB仿真

5.1 控制系统时域分析基础知识

5.1.1 典型环节与传递函数

5.1.2 控制系统的型别、开环增益、根轨迹增益

5.1.3 控制系统的稳定性、快速性、准确性

5.1.4 控制系统的动态过程与性能指标

5.1.5 典型输入信号

5.1.6 典型时间响应

5.2 控制系统的单位阶跃响应

5.2.1 控制系统的单位阶跃响应

5.2.2 控制系统单位阶跃响应的MATLAB仿真实现

5.3 控制系统的单位脉冲响应

5.3.1 控制系统的单位脉冲响应

5.3.2 控制系统单位脉冲响应的MATLAB仿真实现

5.4 控制系统的零输入响应

5.4.1 控制系统的零输入响应

5.4.2 控制系统零输入响应的MATLAB仿真实现

5.5 控制系统的一般输入响应

5.6 控制系统的时域响应MATLAB仿真实训

5.6.1 实训目的

5.6.2 实训内容

第6章 控制系统频域分析MATLAB仿真

6.1 控制系统频域分析的基础知识

6.1.1 频率特性的概念

6.1.2 频率特性的表示方法

6.1.3 幅相频率特性曲线

6.1.4 对数频率特性（伯德图）

6.1.5 奈奎斯特稳定性判据

6.1.6 稳定裕量

6.1.7 闭环频率特性性能指标

6.1.8 频域指标与时域指标之间的关系

6.2 控制系统频域分析的MATLAB实现

6.2.1 伯德图的绘制

6.2.2 稳定裕度函数

6.2.3 极坐标绘图（奈奎斯特图）函数

6.3 运算放大器电路的频率特性分析

6.3.1 运算放大器电路的传递函数

6.3.2 运算放大器电路的频率特性分析举例

6.4 控制系统频域分析MATLAB仿真实训

6.4.1 实训目的

6.4.2 实训内容

第7章 控制系统根轨迹分析MATLAB仿真

7.1 MATLAB根轨迹分析的基本命令

7.1.1 根轨迹法基础知识

7.1.2 根轨迹分析的基本命令

7.2 控制系统根轨迹分析MATLAB仿真举例

7.3 控制系统根轨迹分析MATLAB仿真实训

7.3.1 实训目的

7.3.2 实训内容

第8章 控制系统的Simulink仿真

8.1 Simulink概述

8.1.1 Simulink仿真环境的进入

8.1.2 Simulink仿真文件的建立与执行

8.2 Simulink模块库及各模块功能简介

8.2.1 Continuous模块库及库内各模块功能

8.2.2 Discontinuous模块库及库内各模块功能

8.2.3 Discrete模块库及库内各模块功能

8.2.4 Look-UpTables模块库及库内各模块功能

8.2.5 MathOperations模块库及库内各模块功能

8.2.6 ModelVerification模块库及库内各模块功能

8.2.7 Model-WideUtilities模块库及库内各模块功能

8.2.8 Ports&Subsystems模块库及库内各模块功能

8.2.9 SignalAttributes模块库及库内各模块功能

8.2.1 0SignalRouting模块库及库内各模块功能

8.2.1 1Sinks模块库及库内各模块功能

8.2.1 2Sources模块库及库内各模块功能

8.2.1 3User-DefinedFunctions模块库及库内各模块功能

8.3 Simulink功能模块的处理与仿真参数的设置

8.3.1 Simulink功能模块的处理

8.3.2 Simulink仿真参数的设置

8.4 Simulink子系统及其封装

8.4.1 Simulink子系统的建立

8.4.2 Simulink子系统的封装

8.5 混沌系统的Simulink仿真举例

8.6 控制系统的Simulink仿真实训

8.6.1 实训目的

8.6.2 实训内容

附录Matlab常用命令集合

参考文献

《MATLAB语言与控制系统仿真实训教程》共分为8章，内容包括：MATLAB操作基础、MATLAB语言的数值运算、MATLAB绘图、控制系统的数学模型、控制系统时域分析MATALB仿真、控制系统频域分析MATLAB仿真、控制系统根轨迹分析MATLAB仿真、控制系统的Simulink仿真等。
　　《MATLAB语言与控制系统仿真实训教程》内容深入浅出、图文并茂、理论与实训紧密结合，各章之间既相互联系又相对独立，读者可根据需要选择阅读。《MATLAB语言与控制系统仿真实训教程》每章内容都包括两部分，一部分为理论讲解，以丰富多样的实例作为支撑；另一部分为与理论部分配套的MATLAB仿真实训，本部分与理论部分前后呼应，同时密切结合生产实践。
　　为便于读者学习，《MATLAB语言与控制系统仿真实训教程》提供辅助学习光盘，光盘包括例题及实训部分参考程序。
　　《MATLAB语言与控制系统仿真实训教程》可供相关领域的工程技术人员和研究人员参考，也可作为自动化、电气自动化、测控技术与仪器、机械电子、计算机仿真、信息处理、计算机应用等大专院校本科生、研究生的教材或教学参考书。