MATLAB控制系统设计与仿真 / 21世纪高等学校计算机教育实用规划教材
￥44.00定价
作者： 张德丰
出版时间：2014年12月
出版社：清华大学出版社
- 清华大学出版社
- 9787302386001
- 1-1
- 185937
- 16开
- 2014年12月
- 工学
- 软件工程
- TP312MA
- 计算机
- 本专科、高职高专
内容简介
张德丰编著的《MATLAB控制系统设计与仿真》以MATLABR2013a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、*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。
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、*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。
目录
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 MATLAB R2013a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 MATLAB LTI Viewer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
8.1.3 离散控制系统的特点
8.2 离散信号的数字描述
8.2.1 采样过程及采样定理
8.2.2 保持器的数学描述
8.3 Z变换
8.3.1 离散信号的Z变换
8.3.2 Z变换与其逆变换
8.4 离散控制系统的数学模型
8.4.1 离散系统的时域数学模型
8.4.2 离散系统的频域数学模型
8.5 离散控制系统分析
8.5.1 离散控制系统的稳定性
8.5.2 采样周期与开环增益对稳定性的影响
第9章 MATLAB控制系统的校正分析
9.1 概述
9.1.1 控制系统性能指标
9.1.2 校正基本概念
9.2 根轨迹校正法
9.2.1 根轨迹法串联超前校正
9.2.2 根轨迹的串联滞后校正
9.2.3 根轨迹的串联超前滞后校正
9.3 频域响应校正法
9.3.1 频域法的串联超前校正
9.3.2 频域法的串联滞后校正
9.3.3 频域串联滞后-超前校正
9.3.4 反馈校正
9.4 PID控制器校正
9.4.1 PID控制器概述
9.4.2 比例（P）控制
9.4.3 比例微分（PD）控制
9.4.4 积分（I）控制
9.4.5 比例积分（PI）控制
9.4.6 比例积分微分（PID）控制
9.4.7 PID控制器参数整定
第10章 MATLAB最优与鲁棒控制系统设计
10.1 最优控制问题的描述
10.2 连续系统二次型最优控制
10.2.1 连续系统二次型最优控制概述
10.2.2 连续系统二次型最优控制的MATLAB实现
10.3 离散系统二次型最优控制
10.3.1 离散系统二次型最优控制概述
10.3.2 离散系统二次型最优控制的MATLAB实现
10.4 卡尔曼滤波器
10.5 线性二次型高斯最优控制
10.5.1 LQG最优控制概述
10.5.2 LQG最优控制的MATLAB实现
10.6 鲁棒控制系统设计
10.6.1 鲁棒控制简介
10.6.2 鲁棒控制系统的MATLAB实现
第11章 MATLAB控制系统的综合实例
11.1 MATLAB在积分中的应用
11.2 MATLAB在微分方程中的应用
11.3 MATLAB/Simulink在机电中的应用
11.4 MATLAB/Simulink在时域分析中的应用
11.5 MATLAB/Simulink在根轨迹分析中的应用
11.6 MATLAB在频域响应中的应用
11.7 MATLAB/Simulink在状态空间中的应用
11.8 MATLAB在PID控制器设计中的应用
11.9 MATLAB在导弹系统中的应用
参考文献
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 MATLAB R2013a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 MATLAB LTI Viewer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
8.1.3 离散控制系统的特点
8.2 离散信号的数字描述
8.2.1 采样过程及采样定理
8.2.2 保持器的数学描述
8.3 Z变换
8.3.1 离散信号的Z变换
8.3.2 Z变换与其逆变换
8.4 离散控制系统的数学模型
8.4.1 离散系统的时域数学模型
8.4.2 离散系统的频域数学模型
8.5 离散控制系统分析
8.5.1 离散控制系统的稳定性
8.5.2 采样周期与开环增益对稳定性的影响
第9章 MATLAB控制系统的校正分析
9.1 概述
9.1.1 控制系统性能指标
9.1.2 校正基本概念
9.2 根轨迹校正法
9.2.1 根轨迹法串联超前校正
9.2.2 根轨迹的串联滞后校正
9.2.3 根轨迹的串联超前滞后校正
9.3 频域响应校正法
9.3.1 频域法的串联超前校正
9.3.2 频域法的串联滞后校正
9.3.3 频域串联滞后-超前校正
9.3.4 反馈校正
9.4 PID控制器校正
9.4.1 PID控制器概述
9.4.2 比例（P）控制
9.4.3 比例微分（PD）控制
9.4.4 积分（I）控制
9.4.5 比例积分（PI）控制
9.4.6 比例积分微分（PID）控制
9.4.7 PID控制器参数整定
第10章 MATLAB最优与鲁棒控制系统设计
10.1 最优控制问题的描述
10.2 连续系统二次型最优控制
10.2.1 连续系统二次型最优控制概述
10.2.2 连续系统二次型最优控制的MATLAB实现
10.3 离散系统二次型最优控制
10.3.1 离散系统二次型最优控制概述
10.3.2 离散系统二次型最优控制的MATLAB实现
10.4 卡尔曼滤波器
10.5 线性二次型高斯最优控制
10.5.1 LQG最优控制概述
10.5.2 LQG最优控制的MATLAB实现
10.6 鲁棒控制系统设计
10.6.1 鲁棒控制简介
10.6.2 鲁棒控制系统的MATLAB实现
第11章 MATLAB控制系统的综合实例
11.1 MATLAB在积分中的应用
11.2 MATLAB在微分方程中的应用
11.3 MATLAB/Simulink在机电中的应用
11.4 MATLAB/Simulink在时域分析中的应用
11.5 MATLAB/Simulink在根轨迹分析中的应用
11.6 MATLAB在频域响应中的应用
11.7 MATLAB/Simulink在状态空间中的应用
11.8 MATLAB在PID控制器设计中的应用
11.9 MATLAB在导弹系统中的应用
参考文献
