控制系统MATLAB 计算及仿真

内容简介

　　本书包括MATLAB程序设计语言基础与控制系统MATLAB计算及仿真两大部分：第一部分介绍MATLAB用于控制系统计算及仿真的有关知识，包括MATLAB数值运算基础，M文件与MATLAB函数，MATLAB程序设计基础与MATLAB的文字处理工具Notebook等，并具体介绍了仿真集成环境SIMULINK。第二部分内容涵盖了经典控制理论、电力拖动控制系统、位置随动系统、过程控制系统、现代控制理论等方面，介绍了控制系统仿真基础，自动控制系统的MATLAB计算及仿真，自动控制系统设计，状态空间分析的MATLAB计算及仿真，以及最优控制系统的MATLAB计算及仿真。附录A列出了MAT－LAB程序设计中经常使用的各种函数命令；附录B列出了MATLAB系统提供的TOOLBOX控制工具箱函数命令。函数的内容极为丰富，都是用于自动控制方面的。本书示例丰富，大部分示例取材于自动控制理论、电力拖动控制、位置随动控制、生产过程控制、现代控制理论等方面的经典教科书，还有一部分取自实际工程的课题。示例程序都经作者反复调试，既能够在MATLAB里运行，也能够在Notebook中运行（除开一些带鼠标操作的图形函数命令必须在MATL－AB命令窗口里运行之外）。本书可作为自动控制及其相关专业、机械设备与自动化专业或机电一体化专业的学生教材，也可作为自动控制领域科技人员的参考用书。

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图书目录

第1章  控制系统及仿真概述
1. 1  自动控制系统的广泛应用
1. 1. 1  电力拖动自动控制系统的应用
1. 1. 2　工业生产过程自动控制系统的应用
1. 2　控制系统计算机仿真的基本概念
1. 2. 1　系统计算机仿真
1. 2. 2　控制系统计算机仿真的过程
1. 3　控制系统MATLAB计算及仿真
1. 3. 1　先进的软件MATLAB
1. 3. 2　控制系统MATLAB计算及仿真的优秀性能
第2章　MATLAB程序设计语言
2. 1　MATLAB安装与启动
2. 1. 1　MATLAB5. 3的安装
2. 1. 2　MATLAB5. 3的启动
2. 1. 3　Notebook的启动
2. 2　MATLAB环境
2. 2. 1　MATLAB的命令窗口
2. 2. 2  MATLAB的工作空间
2. 2. 3　MATLAB的变量浏览器
2. 2. 4　MATLAB的程序编辑器
2. 2. 5　MATLAB的路径浏览器
2. 2. 6　MATLAB的Work子目录
2. 2. 7  MATLAB运行外部程序
2. 3　MATLAB数值运算基础
2. 3. 1　常量与变量
2. 3. 2　MATLAB运算符
2. 3. 3　矩阵. 数组及其算术运算
2. 3. 4　数组的关系运算与逻辑运算及其数组函数
2. 3. 5　矩阵函数
2. 3. 6　多项式及其运算
2. 3. 7　字符串
2. 4　M文件与MATLAB函数
2. 4. 1  脚本（Script）文件
2. 4. 2　函数（Function）文件
2. 4. 3　MATLAB函数分类
2. 4. 4　MATLAB函数应用举例
2. 5　MATLAB程序设计基础
2. 5. 1　MATLAB程序设计基本规则
2. 5. 2　表达式. 表达式语句与赋值语句
2. 5. 3　MATLAB程序流程控制
2. 5. 4　MATLAB程序流程控制指令
2. 5. 5　MATLAB程序的交互式指令
2. 5. 6　MATLAB程序的调试指令
2. 5. 7　MATLAB程序的常用警示指令
2. 6　MATLAB文字处理工具Notebook
2. 6. 1  Notebook筒介
2. 6. 2  创建与打开M－book文档
2. 6. 3  Notebook菜单命令简介
2. 6. 4  Notebook的使用
第3章  MATLAB仿真集成环境工具SIMULINK
3. 1  SIMULINK仿真工具简介
3. 1. 1  SIMULINK仿真工具概述
3. 1. 2  SIMULINK for Windows仿真工具的安装
3. 1. 3  SIMULINK仿真工具子目录及文件
3. 2  SIMULINK 3. 0的界面与菜单
3. 2. 1  SIMULINK 3. 0的界面形象
3. 2. 2  SIMULINK功能模块的分类及其用途
3. 2. 3  SIMULINK模型窗口
3. 3　用SIMULINK建立系统模型
3. 3. 1　模型窗口
3. 3. 2　模块的查找与选择
3. 3. 3　模块的拷贝. 移动与删除
3. 3. 4　模块的连接
3. 3. 5　模块标题名称的修改
3. 3. 6　模块内部参数的修改
3. 3. 7　创建模型的复原操作
3. 3. 8　系统模型标题名称的标注
3. 3. 9　模型文件的保存与打开
3. 3. 10　模型框图的打印
3. 3. 11  SIMULINK建模注意事项
3. 4  SIMULINK仿真算法的数学基础
3. 4. 1　微分方程初值问题的数值解法
3. 4. 2　欧拉法
3. 4. 3　数值积分运算的几个概念
3. 4. 4　阿达姆斯法（梯形法）和预估－校正法
3. 4. 5　龙格－库塔法
3. 4. 6　算法精度与稳定性比较
3. 5　SIMULINK仿真的数值分析
3. 5. 1　求微分方程数值解的几种算法
3. 5. 2　菜单操作方式下仿真算法选择和参数设置
3. 5. 3　在MATLAB命令窗口中的指令工作方式
3. 6　观察SIMULINK的仿真结果
3. 6. 1  使用示波器模块观察仿真输出
3. 6. 2　使用To Workspace模块将仿真输出信息返回到MATLAB命令窗口
3. 6. 3　使用Out1模块将仿真输出信息返回到MATLAB命令窗口
3. 7　SIMULINK的分析工具
3. 7. 1　模型线性化概述
3. 7. 2　连续系统的线性化模型
3. 7. 3　离散系统的线性化模型
3. 7. 4　SIMULINK平衡点的求取
3. 7. 5  SIMULINK里由状态方程转换成LTI（线性时不变系统）对象
3. 7. 6　在SIMULINK里绘制波德（Bode）图与时间响应图
3. 8  SIMULINK 3. 0的自定义模块库与自定义子系统
3. 8. 1　自定义模块库与自定义子系统概述
3. 8. 2　SIMULINK窗口下哨定义模块库
3. 8. 3　SIMULINK窗口下自定义子系统
3. 9  SIMULINK的Mask功能
3. 9. 1　Mask（封装）概述
3. 9. 2　Mask编辑器
3. 9. 3  Mask的Icon标签页
3. 9. 4  Mask的Initialization标签页
3. 9. 5　Mask的Documentation标签页
3. 9. 6  Mask举例
3. 9. 7　Mask的Unmask功能
第4章　控制系统MATLAB仿真基础
4. 1　控制系统的数学模型
4. 1. 1　LTI对象
4. 1. 2　控制系统数学模型的种类与转换
4. 1. 3　环节方框图模型的化简
4. 1. 4　SIMULINK动态结构图举例
4. 2　控制系统稳定性分析的MATLAB实现
4. 2. 1　控制系统稳定性的有关概念
4. 2. 2　控制系统稳定性的基本概念与分析方法简述
4. 2. 3　稳定性分析MATLAB实现的方法与举例
4. 3　控制系统稳态误差分析的MATLAB实现
4. 3. 1　控制系统稳态误差分析的有关概念
4. 3. 2　控制系统稳态误差计算
4. 3. 3　控制系统稳态误差计算举例
4. 4　控制系统时域分析的MATLAB实现
4. 4. 1　自动控制的一些基本概念
4. 4. 2　控制系统时域响应仿真的主要问题
4. 4. 3　时域分析MATLAB实现的方法
4. 4. 4  MATLAB函数指令方式下的时域响应仿真
4. 4. 5　利用SIMULINK动态结构图的时域响应仿真
4. 5　控制系统频域分析的MATLAB实现
4. 5. 1　频率特性的有关概念
4. 5. 2　系统频域分析的内容与MATLAB仿真的主要问题
4. 5. 3　频域分析MATLAB实现的方法
4. 6　根轨迹分析的MATLAB实现
4. 6. 1  有关根轨迹的几个基本概念
4. 6. 2　自动控制系统根轨迹分析MATLAB实现的主要问题
4. 6. 3　MATLAB函数指令方式下根轨迹分析的MATLAB实现
4. 6. 4　MATLAB基于根轨迹的设计工具
第5章  自动控制系统的MATLAB计算及仿真
5. 1　简单闭环控制的. MATLAB计算及仿真
5. 1. 1  自动控制系统的几个基本概念
5. 1. 2　简单闭环控制系统的数学模型
5. 1. 3　简单闭环控制系统的MATLAB仿真实例
5. 1. 4　线性时不变系统（LTI）观测器
5. 2　多闭环控制系统的MATLAB计算及仿真
5. 2. 1　多闭环控制系统概述
5. 2. 2　多闭环控制系统的数学模型
5, 2. 3　双闭环调速系统的MATLAB计算与仿真实例
5. 2. 4　三环控制系统的MATLAB计算与仿真
5. 3　位置随动系统的MATLAN计算及仿真
5, 3. 1　位置随动系统的概念
5. 3. 2　位置随动系统的控制特点
5. 3. 3　位置随动系统的分析方法与品质指标
5. 3. 4　位置随动系统MATLAB计算及仿真实例
5. 4　过程控制系统的MATLAB计算及仿真
5. 4. 1　生产过程控制的特点
5. 4. 2　过程控制被控对象的动态特性
5. 4. 3　过程控制系统的性能指标
5. 4. 4　过程控制中延迟体性的处理
5. 4. 5　简单回路控制系统的MATLAB计算及仿真
5. 4. 6　串级控制系统的MATLAB计算及仿真
5. 4. 7　前馈控制系统的MATLAB计算及仿真
5. 4. 8　大延迟系统的MATLAB计算及仿真
第6章　自动控制系统设计
6. 1　控制系统设计概述
6. 1. 1　经典控制系统的设计
6. 1. 2　控制系统设计的几个概念
6. 1. 3　控制系统的无源校正与有源校正
6. 1. 4　控制系统串联校正的基本思路
6. 2　控制系统彼德图设计法
6. 2. 1　波德图超前校正设计
6. 2. 2　波德图滞后校正设计
6. 2. 3　波德图滞后－超前校正设计
6. 3　控制系统的根轨迹设计法
6. 3. 1　根轨迹超前校正设计
6. 3. 2　根轨迹滞后校正设计
6. 4  控制系统PID校正器设计法
6. 4. 1　PID调节简述
6. 4. 2　PID调节规律
6. 4. 3　PID调节作用分析
6. 4. 4　PID校正器设计方法
第7章　状态空间分析的MATLAB实现
7. 1　控制系统状态空间分析的几个基本概念
7. 2　系统状态空间表达式及其状态方程的解
7. 2. 1　状态空间表达式的建立
7. 2. 2　系统状态方程的解
7. 2. 3　连续系统状态方程的离散化
7. 3　系统状态方程的线性变换
7. 3. 1　传递矩阵
7. 3. 2　状态方程的线性变换
7. 3. 3　范德蒙特矩阵与约当标准形
7. 4　线性系统的可控性与可观性
7. 4. 1　线性系统的可控性
7. 4. 2　线性系统的可观测性
7. 4. 3　线性定常系统的实现问题
7. 5　系统状态反馈与状态观测器
7. 5. 1　系统的输出反馈与状态反馈
7. 5. 2　系统的极点配置
7. 5. 3　系统的状态观测器
7. 5. 4　系统的状态降阶观测器
7. 6　系统稳定性分析的MATLAB计算及仿真
7. 6. 1　系统稳定性概述
7. 6. 2　李亚普诺夫意义下的稳定性理论
7. 6. 3　线性定常系统的李亚普诺夫稳定性分析
7. 6. 4　李亚鲁诺夫方程的求解
第8章　线性二次型最优控制的MATLAB实现
8. 1　最优控制的基本概念
8. 1. 1　最优控制问题
8. 1. 2　最优控制的性能指标
8. 1. 3　最优控制问题的数学分类法
8. 1. 4　最优控制问题的求解方法
8. 1. 5　线性二次型最优控制
8. 2　连续系统线性二次型最优控制的MATLAB实现
8. 2. 1　连续系统线性二次型最优控制
8. 2. 2　连续系统线性二次型最优控制的MATLAB实现
8. 3　离散系统稳态线性二次型最优控制的MATLAB实现
8. 3. 1  离散系统稳态线性二次型最优控制
8. 3. 2　离散系统稳态线性二次型最优控制的MATLAB实现
8. 4　最优观测器的MATLAB实现
8. 4. 1　连续时不变系统的Kalman滤波
8. 4. 2　Kalman滤波的MATLAB实现
8. 5　线性二次型Guass最优控制的MATLAB实现
8. 5. 1　LQG最优控制的求解
8. 5. 2　LQG最优控制的MATLAB实现
附录A　MATLAB常用函数
附录B　TOOLBOX基本工具箱函数
参考文献