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控制系统的MATLAB仿真与设计（第2版）

“十五”国家规划课题研究成果
样章
作者：
王海英 李双全 管宇
定价：
54.00元
ISBN：
978-7-04-052863-3
版面字数：
640.000千字
开本：
16开
全书页数：
暂无
装帧形式：
平装
重点项目：
“十五”国家规划课题研究成果
出版时间：
2019-12-06
读者对象：
高等教育
一级分类：
电气/电子信息/自动化类
二级分类：
电气/自动化专业课
三级分类：
控制系统仿真

本书以MATLAB 7.1语言为仿真平台，系统地介绍了控制系统分析、设计及仿真的基本概念、原理和方法，全书共分十五章，主要包括：MATLAB基础，数据结构及其运算，数据的可视化，M文件和程序设计，数值和符号计算，Simulink基础，控制系统的数学模型，控制系统的分析，基于传递函数模型和基于状态空间模型的控制系统设计，控制系统仿真，控制系统工具箱，机器人控制系统建模与仿真应用等内容。同时，为了帮助读者进一步掌握本书内容，在附录中可查阅相关的MATLAB命令和函数库。读者可用手机扫描书中的二维码，观看彩色图片，以达到更好的仿真效果。

本书可作为自动化、电子信息、机器人工程等本科专业“MATLAB语言及应用”基础课程教材，也可作为高年级学生“控制系统CAD与仿真”专业课程使用教材，同时适用于“系统建模与仿真”课程参考教材，还适用于自动控制原理、现代控制理论、机器人控制等相关课程的辅助教材，也可作为工程技术人员的参考用书。

  • 前辅文
  • 第一章 MATLAB基础
    • 1.1 MATLAB简介
      • 1.1.1 MATLAB的发展历程
      • 1.1.2 MATLAB平台的组成
      • 1.1.3 MATLAB语言的特点
    • 1.2 MATLAB的安装和使用
      • 1.2.1 MATLAB的安装
      • 1.2.2 MATLAB操作界面
    • 1.3 MATLAB的工作空间
      • 1.3.1 工作空间
      • 1.3.2 内存变量的查阅和删除
      • 1.3.3 数组编辑器
      • 1.3.4 数据文件的操作
    • 1.4 MATLAB的帮助系统
      • 1.4.1 普通文本帮助
      • 1.4.2 超文本帮助
    • 1.5 MATLAB平台的系统设置
      • 1.5.1 路径设置
      • 1.5.2 个性选项
    • 1.6 MATLAB编程基础
      • 1.6.1 变量
      • 1.6.2 基本数据类型
      • 1.6.3 基本语句
      • 1.6.4 关于程序编辑
    • 小结
    • 习题
  • 第二章 数据结构及其运算
    • 2.1 数据类型
    • 2.2 一维数组
      • 2.2.1 一维数组的创建
      • 2.2.2 一维数组的访问
    • 2.3 二维数组
      • 2.3.1 二维数组的创建
      • 2.3.2 二维数组的访问
    • 2.4 多维数组
      • 2.4.1 多维数组的创建
      • 2.4.2 多维数组的访问
    • 2.5 数组操作
      • 2.5.1 标准数组的生成
      • 2.5.2 数组操作
    • 2.6 数组运算与矩阵运算
      • 2.6.1 数组运算
      • 2.6.2 矩阵运算
      • 2.6.3 特殊的运算结果
    • 2.7 多项式
      • 2.7.1 多项式的创建
      • 2.7.2 多项式的运算
    • 2.8 关系运算、逻辑运算和运算符
      • 2.8.1 逻辑值
      • 2.8.2 关系运算符
      • 2.8.3 逻辑运算符
      • 2.8.4 逻辑函数
      • 2.8.5 运算符及其优先级
    • 2.9 字符串数组
      • 2.9.1 字符与字符串
      • 2.9.2 字符串数组的访问
      • 2.9.3 字符串转换函数
      • 2.9.4 字符串操作函数
    • 2.10 细胞数组
      • 2.10.1 细胞数组的数据结构
      • 2.10.2 细胞数组的访问
    • 2.11 结构体数组
      • 2.11.1 结构体数组的数据结构
      • 2.11.2 结构体数据的访问
      • 2.11.3 结构体数组的创建
    • 小结
    • 习题
  • 第三章 数据的可视化
    • 3.1 数据可视化基础
      • 3.1.1 图形窗口
      • 3.1.2 离散数据的准备
      • 3.1.3 数据可视化的基本步骤
    • 3.2 二维图形
      • 3.2.1 基本二维图形
      • 3.2.2 绘图属性控制
      • 3.2.3 绘图窗口的属性控制
      • 3.2.4 图形标注
      • 3.2.5 图形交互命令
    • 3.3 三维图形
      • 3.3.1 基本三维图形
      • 3.3.2 三维网线和曲面
    • 3.4 常用函数的绘图
      • 3.4.1 一元函数的绘图
      • 3.4.2 二元函数的绘图
    • 3.5 数据可视化的其他方面
      • 3.5.1 特殊图形
      • 3.5.2 三维图形的精细控制
      • 3.5.3 图像
    • 小结
    • 习题
  • 第四章 M文件和程序设计
    • 4.1 程序控制语句
      • 4.1.1 分支控制
      • 4.1.2 循环控制
      • 4.1.3 异常检测
      • 4.1.4 人机交互控制
      • 4.1.5 其他程序流控制语句
    • 4.2 命令文件和函数文件
      • 4.2.1 命令文件
      • 4.2.2 函数文件
      • 4.2.3 函数文件的组成
      • 4.2.4 函数的输入和输出变量
      • 4.2.5 有关工作空间
      • 4.2.6 子函数和私有函数
    • 4.3 字符串的求值
      • 4.3.1 字符串表达式计算
      • 4.3.2 字符串函数计算
      • 4.3.3 内联函数
    • 4.4 程序性能优化
      • 4.4.1 源代码级的优化
      • 4.4.2 程序加速器
    • 4.5 面向对象编程
      • 4.5.1 类和对象
      • 4.5.2 属性和方法
      • 4.5.3 构造函数
      • 4.5.4 重载
      • 4.5.5 继承
      • 4.5.6 创建新类
    • 小结
    • 习题
  • 第五章 数值计算
    • 5.1 线性代数
      • 5.1.1 LU分解
      • 5.1.2 特征值和特征向量
      • 5.1.3 奇异值分解
      • 5.1.4 线性方程组的解
    • 5.2 函数分析
      • 5.2.1 函数的零点
      • 5.2.2 函数的极值点
      • 5.2.3 数值微分
      • 5.2.4 数值积分
    • 5.3 数据拟合
      • 5.3.1 多项式拟合
      • 5.3.2 最小二乘拟合
    • 5.4 插值和样条
      • 5.4.1 插值
      • 5.4.2 样条
    • 5.5 常微分方程的数值解
      • 5.5.1 ODE文件的编写
      • 5.5.2 solver解算指令
    • 小结
    • 习题
  • 第六章 符号计算
    • 6.1 符号对象的创建
      • 6.1.1 符号对象的生成
      • 6.1.2 符号常量
      • 6.1.3 符号变量与符号表达式
      • 6.1.4 符号数学函数
      • 6.1.5 符号数值计算的精度
      • 6.1.6 符号对象与其他数据类型之间的转换
    • 6.2 符号对象的代数运算
      • 6.2.1 符号对象的运算
      • 6.2.2 符号表达式分解、展开与化简
      • 6.2.3 符号表达式的置换操作
      • 6.2.4 符号函数的反函数
      • 6.2.5 符号函数的复合函数
    • 6.3 符号微积分
      • 6.3.1 符号微分和雅可比矩阵
      • 6.3.2 函数极限
      • 6.3.3 符号积分
      • 6.3.4 符号序列求和
    • 6.4 符号方程求解
      • 6.4.1 符号代数方程组的解
      • 6.4.2 符号微分方程
    • 6.5 积分变换
      • 6.5.1 傅里叶变换及其反变换
      • 6.5.2 拉普拉斯变换及其反变换
      • 6.5.3 z变换及其反变换
    • 6.6 Maple的应用
      • 6.6.1 经典特殊函数的调用
      • 6.6.2 Maple函数的调用
      • 6.6.3 Maple工具的帮助系统
    • 小结
    • 习题
  • 第七章 Simulink基础
    • 7.1 Simulink简介
    • 7.2 Simulink的基本操作
      • 7.2.1 Simulink的运行
      • 7.2.2 常用的标准模块
      • 7.2.3 模块的操作
    • 7.3 系统仿真及参数设置
      • 7.3.1 算法设置
      • 7.3.2 工作空间设置
    • 7.4 Simulink模块库
      • 7.4.1 信号源模块库
      • 7.4.2 连续系统模块库
      • 7.4.3 离散系统模块库
      • 7.4.4 数学运算模块库
      • 7.4.5 输出模块库
      • 7.4.6 非线性系统模块库
    • 7.5 Simulink子系统
      • 7.5.1 Simulink子系统简介
      • 7.5.2 Simulink高级子系统应用
      • 7.5.3 封装子系统
    • 7.6 S函数的建立
      • 7.6.1 S函数的调用格式
      • 7.6.2 S函数的模板格式
    • 小结
    • 习题
  • 第八章 控制系统的数学模型
    • 8.1 线性定常系统的数学模型
      • 8.1.1 传递函数模型
      • 8.1.2 零极点模型
      • 8.1.3 状态空间模型
      • 8.1.4 频率响应数据模型
      • 8.1.5 离散系统的数学模型
      • 8.1.6 随机生成稳定的控制系统
    • 8.2 LTI模型的属性
      • 8.2.1 LTI模型的属性描述
      • 8.2.2 访问LTI模型的属性
    • 8.3 数学模型之间的转换
      • 8.3.1 LTI对象之间的转换
      • 8.3.2 LTI对象属性之间的转换
      • 8.3.3 连续系统和离散系统之间的转换
    • 8.4 系统模型的运算
      • 8.4.1 子系统
      • 8.4.2 数学运算符
      • 8.4.3 系统组合
    • 8.5 数学模型的分析函数
      • 8.5.1 模型分析函数
      • 8.5.2 模型分析举例
    • 小结
    • 习题
  • 第九章 控制系统的分析
    • 9.1 线性系统的时域响应
      • 9.1.1 单位阶跃响应
      • 9.1.2 理想单位脉冲响应
      • 9.1.3 零输入响应
      • 9.1.4 任意输入响应
    • 9.2 线性系统的根轨迹
      • 9.2.1 根轨迹绘制
      • 9.2.2 计算根轨迹增益
    • 9.3 线性系统的频域响应
      • 9.3.1 奈奎斯特(Nyquist)图
      • 9.3.2 伯德(Bode)图
      • 9.3.3 幅值和相角裕度计算
      • 9.3.4 尼柯尔斯(Nichols)图
    • 9.4 线性系统的稳定性分析
      • 9.4.1 直接判定方法
      • 9.4.2 间接判定方法
    • 9.5 离散系统的分析
    • 小结
    • 习题
  • 第十章 基于传递函数模型的控制系统设计
    • 10.1 概述
    • 10.2 根轨迹法
      • 10.2.1 串联超前校正
      • 10.2.2 串联滞后校正
    • 10.3 伯德图法
      • 10.3.1 串联超前校正
      • 10.3.2 串联滞后校正
      • 10.3.3 串联超前-滞后校正
      • 10.3.4 反馈校正
    • 10.4 PID控制
      • 10.4.1 比例、积分、微分控制作用的分析
      • 10.4.2 齐格勒-尼柯尔斯(Ziegler-Nichols)整定法则
    • 小结
    • 习题
  • 第十一章 基于状态空间模型的控制系统设计
    • 11.1 概述
    • 11.2 极点配置
      • 11.2.1 单输入系统的极点配置
      • 11.2.2 多输入系统的极点配置
      • 11.2.3 用极点配置设计调节系统
      • 11.2.4 用极点配置设计伺服系统
    • 11.3 线性二次型最优控制
      • 11.3.1 无限时间LQ状态调节问题
      • 11.3.2 无限时间LQ输出调节问题
      • 11.3.3 最优跟踪问题
    • 11.4 解耦控制
      • 11.4.1 输入-输出动态解耦
      • 11.4.2 输入-输出静态解耦
    • 11.5 状态观测器设计
      • 11.5.1 全维状态观测器设计
      • 11.5.2 降维状态观测器设计
    • 11.6 包含状态观测器的状态反馈控制系统
      • 11.6.1 基于全维状态观测器的控制器
      • 11.6.2 基于全维状态观测器的调节器
    • 小结
    • 习题
  • 第十二章 控制系统仿真
    • 12.1 状态空间法仿真
      • 12.1.1 四阶龙格-库塔法
      • 12.1.2 闭环模型的建立
    • 12.2 非线性环节的仿真
      • 12.2.1 饱和非线性环节仿真
      • 12.2.2 死区非线性环节仿真
      • 12.2.3 间隙非线性环节仿真
    • 12.3 离散系统仿真
      • 12.3.1 差分方程法
      • 12.3.2 z变换法
    • 12.4 典型环节的Simulink仿真
      • 12.4.1 带延迟环节系统的Simulink仿真
      • 12.4.2 含非线性环节系统的Simulink仿真
      • 12.4.3 离散系统的Simulink仿真
    • 小结
    • 习题
  • 第十三章 控制系统工具箱
    • 13.1 线性时不变系统浏览器——LTI Viewer
      • 13.1.1 LTI Viewer简介
      • 13.1.2 LTI Viewer命令菜单及窗口设置
      • 13.1.3 LTI Viewer对象模型
      • 13.1.4 LTI Viewer属性设置
    • 13.2 单输入、单输出系统设计工具——SISO Design Tool
      • 13.2.1 SISO Design Tool简介
      • 13.2.2 SISO Design Tool命令菜单简介
    • 小结
    • 习题
  • 第十四章 控制系统建模与仿真的应用
    • 14.1 数字PID控制器的仿真
    • 14.2 一级倒立摆系统的控制与仿真
      • 14.2.1 系统建模
      • 14.2.2 模型仿真
      • 14.2.3 PID控制器设计及仿真
      • 14.2.4 LQR控制器设计及仿真
    • 14.3 二级倒立摆系统的控制与仿真
      • 14.3.1 系统建模
      • 14.3.2 LQR控制器设计及仿真
      • 14.3.3 数字再设计
    • 14.4 双闭环调速系统的设计与仿真
      • 14.4.1 系统建模
      • 14.4.2 控制器设计
      • 14.4.3 系统仿真
    • 14.5 过程控制系统的仿真
      • 14.5.1 系统建模
      • 14.5.2 控制器参数整定
      • 14.5.3 系统仿真
    • 小结
    • 习题
  • 第十五章 机器人控制系统建模与仿真应用
    • 15.1 机器人工具箱
      • 15.1.1 rvctools工具箱安装方法
      • 15.1.2 rvctools工具箱常用函数
    • 15.2 移动机器人控制与仿真
      • 15.2.1 移动机器人运动学建模与仿真
      • 15.2.2 移动机器人跟踪控制与仿真
      • 15.2.3 移动机器人姿态控制与仿真
      • 15.2.4 移动机器人位置估计与仿真
    • 15.3 四旋翼飞行器控制与仿真
      • 15.3.1 四旋翼飞行器动力学建模
      • 15.3.2 四旋翼飞行器控制与仿真
    • 15.4 机械手控制与仿真
      • 15.4.1 机械手运动学建模与仿真
      • 15.4.2 机械手独立关节控制与仿真
      • 15.4.3 机械手柔性控制与仿真
    • 小结
    • 习题
  • 附录A MATLAB常用命令
  • 附录B 控制系统工具箱
  • 附录C Simulink仿真系统模块库
  • 附录D 部分源程序清单
  • 参考文献

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