MATLAB/Simulink与控制系统仿真（第3版）是2012-01-01电子工业出版社出版的图书，由王正林,王胜开,陈国顺等编着。
基本介绍
- 书名MATLAB/Simulink与控制系统仿真（第3版）
- 作者王正林,王胜开,陈国顺，王祺
- ISBN9787121152078
- 页数404页
- 定价49.80
- 出版社电子工业出版社
- 出版时间2012-01-01
- 装帧平装
- 开本16开
内容简介
本书从套用角度出发，系统地介绍了MATLAB/Simulink及其在自动控制中的套用，结合MATLAB/Simulink的使用，通过典型实例，全面阐述了自动控制的基本原理以及控制系统分析与设计的主要方法。
全书共分13章，包括自动控制系统与仿真概述、MATLAB计算基础、Simulink仿真、控制系统数学模型、时域分析法、根轨迹分析法、频域分析法、控制系统校正与综合、线性系统状态空间分析、线性系统状态空间设计、非线性系统、离散控制系统、最优控制系统等。各章通过精心设计的套用实例、综合实例和习题帮助读者理解和掌握自动控制原理以及MATLAB/Simulink相关功能和工具的使用。
目 录
第1章 自动控制系统与仿真概述 1
1.1 引言 1
1.2 自动控制系统基本概念 1
1.2.1 开环控制系统与闭环控制系统 1
1.2.2 闭环控制系统组成结构 2
1.2.3 反馈控制系统品质要求 3
1.3 自动控制系统分类 4
1.3.1 线性系统和非线性系统 4
1.3.2 离散系统和连续系统 5
1.3.3 恆值系统和随动系统 5
1.4 控制系统仿真基本概念 5
1.4.1 计算机仿真基本概念 6
1.4.2 控制系统仿真 7
1.4.3 控制系统计算机仿真基本过程 8
1.4.4 计算机仿真技术发展趋势 8
1.5 MATLAB/Simulink下的控制系统仿真 9
1.5.1 MATLAB适合控制系统仿真的特点 9
1.5.2 Simulink适合控制系统仿真的特点 10
1.6 MATLAB中控制相关的工具箱 10
第2章 MATLAB计算基础 13
2.1 引言 13
2.2 MATLAB概述 13
2.2.1 MATLAB发展历程 13
2.2.2 MATLAB系统构成 14
2.2.3 MATLAB 常用工具箱 14
2.3 MATLAB桌面操作环境 15
2.3.1 MATLAB启动和退出 15
2.3.2 MATLAB主选单及功能 16
2.3.3 MATLAB命令视窗 19
2.3.4 MATLAB工作空间 20
2.3.5 MATLAB档案管理 22
2.3.6 MATLAB帮助使用 22
2.4 MATLAB数值计算 23
2.4.1 MATLAB数值类型 23
2.4.2 矩阵运算 25
2.5 关係运算和逻辑运算 28
2.6 符号运算 29
2.6.1 符号运算基础 29
2.6.2 控制系统中常用的符号运算 30
2.7 複数和複变函数运算 30
2.7.1 複数运算基础 31
2.7.2 拉普拉斯变换及逆变换 34
2.7.3 Z变换及其反变换 35
2.8 MATLAB常用绘图命令 36
2.9 MATLAB程式设计 39
2.9.1 MATLAB程式类型 39
2.9.2 MATLAB程式流程控制 40
2.9.3 MATLAB程式基本设计原则 43
第3章 Simulink仿真 44
3.1 引言 44
3.2 Simulink仿真概述 44
3.2.1 Simulink的启动与退出 44
3.2.2 Simulink建模仿真 46
3.3 Simulink的模组库简介 47
3.3.1 Simulink模组库分类 47
3.3.2 控制系统仿真中常用的模组 48
3.4 Simulink功能模组的处理 49
3.4.1 Simulink模组参数设定 49
3.4.2 Simulink模组的基本操作 51
3.4.3 Simulink模组间的连线处理 52
3.5 Simulink仿真设定 52
3.5.1 仿真器参数设定 52
3.5.2 工作空间数据导入/导出设定 55
3.6 Simulink仿真举例 56
3.7 Simulink自定义功能模组 64
3.7.1 自定义功能模组的创建 64
3.7.2 自定义功能模组的封装 64
3.8 S函式设计与套用 66
3.8.1 S函式设计模板 66
3.8.2 S函式设计举例 68
第4章 控制系统数学模型 72
4.1 引言 72
4.2 动态过程微分方程描述 72
4.3 拉氏变换与控制系统模型 75
4.4 数学模型描述 76
4.4.1 传递函式模型 76
4.4.2 零极点形式的数学模型 77
4.4.3 状态空间模型 78
4.5 MATLAB/Simulink在模型中的套用 78
4.5.1 多项式处理相关的函式 78
4.5.2 建立传递函式相关的函式 79
4.5.3 建立零极点形式的数学模型相关函式 80
4.5.4 建立状态空间模型相关的函式 80
4.5.5 Simulink中的控制系统模型表示 81
4.5.6 Simulink中模型与状态空间模型的转化 81
4.5.7 套用实例 82
4.6 系统模型转换及连线 86
4.6.1 模型转换 86
4.6.2 模型连线 88
4.6.3 模型连线的MATLAB实现 89
4.7 非线性数学模型的线性化 91
4.8 综合实例及MATLAB/Simulink套用 92
习题 95
第5章 时域分析法 98
5.1 引言 98
5.2 时域回响分析 98
5.2.1 典型输入 98
5.2.2 线性系统时域回响一般求法 99
5.2.3 时域回响性能指标 100
5.2.4 一阶和二阶系统的时域回响 102
5.2.5 高阶系统的时域分析 105
5.3 MATLAB/Simulink在时域分析中的套用 107
5.3.1 时域分析中MATLAB函式的套用 107
5.3.2 时域回响性能指标求取 111
5.3.3 二阶系统参数对时域回响性能的影响 114
5.3.4 改善系统时域回响性能的一些措施 117
5.3.5 LTI Viewer套用 121
5.4 稳定性分析 124
5.4.1 稳定性基本概念 124
5.4.2 稳定性判据 125
5.4.3 稳态误差分析 128
5.4.4 MATLAB在稳定性分析中的套用 131
5.5 综合实例及MATLAB/Simulink套用 132
习题 139
第6章 根轨迹分析法 141
6.1 引言 141
6.2 根轨迹定义 141
6.3 根轨迹法基础 142
6.3.1 幅值条件和相角条件 142
6.3.2 绘製根轨迹的一般法则 143
6.3.3 与根轨迹分析相关的MATLAB函式 145
6.3.4 根轨迹分析与设计工具rltool 147
6.3.5 利用MATLAB绘製根轨迹图举例 148
6.4 其他形式的根轨迹 153
6.4.1 正反馈系统的根轨迹 153
6.4.2 参数根轨迹 153
6.4.3 时滞系统的根轨迹 154
6.4.4 利用MATLAB绘製其他形式的根轨迹举例 154
6.5 用根轨迹法分析系统的暂态特性 156
6.6 综合实例及MATLAB/Simulink套用 159
习题 163
第7章 频域分析法 165
7.1 引言 165
7.2 频率特性基本概念 165
7.2.1 频率特性定义 165
7.2.2 频域分析法的特点 166
7.2.3 频域性能指标 166
7.3 频率特性的表示方法 167
7.3.1 极坐标图（Nyquist图） 167
7.3.2 对数坐标图（Bode图） 167
7.3.3 对数幅相图（Nichols图） 168
7.3.4 典型环节的频率特性 168
7.4 系统开环频率特性作图 171
7.4.1 开环对数频率特性作图 171
7.4.2 开环极坐标作图 171
7.5 频率回响分析 172
7.5.1 开环频率特性的性能分析 172
7.5.2 闭环频率特性的性能分析 174
7.6 MATLAB在频率法中的套用 177
7.6.1 求取和绘製频率回响曲线相关的函式 177
7.6.2 套用实例 178
7.7 频率法的稳定性分析 182
7.7.1 Nyquist稳定判据 182
7.7.2 稳定裕度 184
7.7.3 MATLAB在稳定性分析中的套用 185
7.8 综合实例及MATLAB/Simulink套用 189
习题 190
第8章 控制系统校正与综合 192
8.1 引言 192
8.2 控制系统校正与综合基础 192
8.2.1 控制系统性能指标 192
8.2.2 控制系统校正概述 193
8.3 PID控制器设计及MATLAB/Simulink套用 195
8.3.1 PID控制器概述 195
8.3.2 比例（P）控制 196
8.3.3 比例微分（PD）控制 197
8.3.4 积分（I）控制 198
8.3.5 比例积分（PI）控制 199
8.3.6 比例积分微分（PID）控制 200
8.3.7 PID控制器参数整定 201
8.4 控制系统校正的根轨迹法 210
8.4.1 基于根轨迹法的超前校正 211
8.4.2 基于根轨迹法的滞后校正 211
8.4.3 基于根轨迹法的超前滞后校正 212
8.4.4 MATLAB/Simulink在根轨迹法校正中的套用 212
8.5 控制系统校正的频率回响法 219
8.5.1 基于频率法的超前校正 220
8.5.2 基于频率法的滞后校正 220
8.5.3 MATLAB/Simulink在频率回响法校正中的套用 221
8.6 综合实例及MATLAB/Simulink套用 225
习题 230
第9章 线性系统状态空间分析 232
9.1 引言 232
9.2 线性系统状态空间基础 232
9.2.1 状态空间基本概念 232
9.2.2 状态空间实现 234
9.2.3 状态空间的标準型 241
9.2.4 状态方程求解 244
9.2.5 MATLAB/Simulink线上性系统状态空间描述中的套用 249
9.3 线性系统的状态可控性与状态可观性 255
9.3.1 状态可控性 255
9.3.2 状态可观性 256
9.3.3 对偶系统和对偶原理 257
9.3.4 可控标準型和可观标準型 258
9.3.5 MATLAB在可控和可观标準型中的套用 261
9.4 线性系统稳定性分析 265
9.4.1 稳定性分析基础 265
9.4.2 李雅普诺夫稳定性分析 266
9.4.3 MATLAB/Simulink在李雅普诺夫稳定性分析中的套用 269
9.5 综合实例及MATLAB/Simulink套用 269
习题 273
第10章 线性系统状态空间设计 275
10.1 引言 275
10.2 状态反馈与极点配置 275
10.2.1 状态反馈 275
10.2.2 输出反馈 276
10.2.3 极点配置 277
10.2.4 MATLAB/Simulink在极点配置中的套用 279
10.3 状态观测器 283
10.3.1 状态观测器的基本概念 283
10.3.2 全维状态观测器 285
10.3.3 降维状态观测器 289
10.3.4 MATLAB/Simulink在状态观测器设计中的套用 291
10.4 综合实例及MATLAB/Simulink套用 293
习题 298
第11章 非线性系统 300
11.1 引言 300
11.2 非线性系统概述 300
11.2.1 非线性控制理论发展概况 300
11.2.2 典型非线性特性 301
11.2.3 Simulink中的非线性模组 302
11.3 相平面法 304
11.3.1 相平面法基础知识 305
11.3.2 MATLAB/Simulink在相轨迹图绘製中的套用 306
11.4 描述函式法 312
11.4.1 描述函式基本概念 312
11.4.2 描述函式定义 313
11.4.3 描述函式的计算 314
11.4.4 非线性系统的稳定性分析 315
11.5 MATLAB/Simulink在非线性系统分析中的套用 316
11.6 综合实例及MATLAB/Simulink套用 319
习题 323
第12章 离散控制系统 324
12.1 引言 324
12.2 离散控制系统基本概念 324
12.2.1 离散控制系统概述 324
12.2.2 离散信号的数学描述 326
12.3 离散控制系统的研究方法 329
12.3.1 线性连续与离散控制系统研究方法类比 329
12.3.2 MATLAB中的离散控制系统相关的函式 330
12.4 Z变换 331
12.4.1 离散信号的Z变换 331
12.4.2 Z变换与Z反变换常用方法 333
12.5 离散控制系统数学模型 336
12.5.1 离散系统时域数学模型 336
12.5.2 离散系统频域数学模型 337
12.6 离散控制系统性能分析 343
12.6.1 稳定性分析 343
12.6.2 静态误差分析 345
12.6.3 动态特性分析 346
12.6.4 MATLAB/Simulink在离散系统性能分析中的套用 348
12.7 综合实例及MATLAB/Simulink套用 360
习题 364
第13章 最优控制系统 367
13.1 引言 367
13.2 最优控制问题的描述 367
13.3 线性二次型最优控制问题 368
13.4 MATLAB/Simulink线上性二次型最优控制中的套用 369
13.5 综合实例及MATLAB/Simulink套用 369
习题 373