控制系统建模与仿真——基于MATLAB/SIMULINK的分析与实现(第2版)

第1章MATLAB/Simulink概述 1.1MATLAB的主要功能 1.2MATLAB R2023a界面组成 1.2.1主界面 1.2.2工具栏 1.3MATLAB窗口操作 1.3.1MATLAB常用操作命令 1.3.2MATLAB常用快捷键 1.4Simulink简介 1.4.1Simulink的组成结构 1.4.2Simulink仿真示例 第2章MATLAB矩阵与数组应用 2.1常量与变量的使用 2.1.1常量表示 2.1.2新建变量 2.1.3变量命名规则 2.1.4全局变量 2.1.5数据类型 2.1.6常用标点符号及功能 2.2矩阵表示 2.2.1矩阵的建立方法 2.2.2向量的建立方法 2.2.3常用特殊矩阵 2.2.4稀疏矩阵 2.2.5矩阵拆分 2.3矩阵的基本运算 2.3.1求矩阵的秩、迹和条件数 2.3.2求矩阵的逆 2.3.3求矩阵的特征值和特征向量 2.3.4矩阵的算术运算 2.3.5求序列数据的*大值、*小值及矩阵的排序 2.3.6求矩阵的平均值和中值 2.3.7求矩阵元素的和与积 2.3.8求元素累加和与累乘积 2.4MATLAB常用函数 2.4.1随机函数 2.4.2数学函数 2.4.3转换函数 2.4.4字符串操作函数 2.4.5判断数据类型函数 2.4.6查找函数 2.4.7判断向量函数 2.4.8日期时间函数 2.4.9文件操作函数 2.4.10函数句柄 2.5MATLAB数组表示 2.5.1结构数组 2.5.2元胞(单元)数组 2.6数组集合运算 2.6.1交运算 2.6.2差运算 2.6.3并运算 2.6.4异或运算 2.7多项式与算术运算 2.7.1多项式的建立与转换 2.7.2多项式运算 2.8MATLAB符号运算 2.8.1符号变量与符号表达式 2.8.2符号运算 第3章MATLAB高等数学计算 3.1傅里叶变换与反变换 3.1.1傅里叶变换 3.1.2傅里叶反变换 3.1.3快速傅里叶变换 3.1.4快速傅里叶反变换 3.2拉普拉斯变换与反变换 3.2.1拉普拉斯变换 3.2.2拉普拉斯反变换 3.3Z变换与反变换 3.3.1Z变换 3.3.2Z反变换 3.4求极限 3.5求导数 3.5.1语法格式 3.5.2求导数案例 3.6求积分 3.6.1使用int函数求积分 3.6.2使用quadl函数求积分 3.7求零点与极值 3.7.1求零点 3.7.2求极值 3.8求方程的解 3.8.1线性方程组求解 3.8.2符号代数方程求解 3.8.3常微分方程(组)求解 3.9级数 3.9.1级数求和 3.9.2一元函数的泰勒级数展开 3.10常用绘图功能 3.10.1二维绘图 3.10.2三维绘图 3.11函数插值 3.11.1一维插值 3.11.2二维插值 3.11.3三维插值 第4章自动控制系统理论基础 4.1自动控制与控制系统 4.2控制系统的稳定性 4.2.1稳定性的描述 4.2.2稳定性的图形表示 4.3传递函数模型表示 4.3.1传递函数的定义 4.3.2传递函数的性质 4.3.3传递函数的主要应用 4.4系统的开环和闭环传递函数模型 4.4.1开环传递函数模型 4.4.2闭环传递函数模型 4.5传递函数模型的建立方法 4.5.1传递函数模型的形式 4.5.2零极点传递函数模型 4.5.3状态空间形式 4.5.4建立标准传递函数模型 4.6传递函数模型形式转换 4.6.1传递函数转换函数 4.6.2传递函数转换示例 第5章控制系统时域分析的MATLAB实现 5.1模型建立与化简 5.1.1串联结构 5.1.2并联结构 5.1.3反馈结构 5.1.4复杂结构 5.1.5多输入多输出系统 5.2控制系统的瞬态响应分析 5.2.1单位脉冲响应 5.2.2单位阶跃响应 5.2.3零输入响应 5.2.4任意函数作用下系统的响应 5.3二阶系统阶跃响应分析 5.3.1二阶系统时域动态性能指标 5.3.2使用函数获取时域动态指标 5.4稳定性分析 5.4.1使用闭环特征多项式的根判别稳定性 5.4.2使用零极点图判别稳定性 5.4.3使用劳斯判据判别稳定性 5.4.4延迟环节稳定性判别 第6章控制系统频域分析、根轨迹分析与设计的MATLAB实现 6.1频域特性分析 6.1.1绘制Bode图 6.1.2获取幅值裕度和相位裕度 6.1.3绘制Nyquist图 6.1.4绘制Nichols图 6.1.5计算频域参数 6.2频域法超前和滞后校正设计方法 6.2.1超前校正设计方法 6.2.2滞后校正设计方法 6.3根轨迹分析与校正设计 6.3.1根轨迹分析 6.3.2根轨迹校正设计 第7章PID控制器的MATLAB编程实现 7.1使用试凑法设计PID控制器 7.1.1PID控制原理 7.1.2PID试凑原则 7.1.3PID控制器参数的作用 7.1.4试凑法PID控制器设计分析 7.2工程整定法求PID控制参数 7.2.1动态特性参数法 7.2.2科恩库恩整定法 7.2.3使用衰减曲线法整定参数 7.2.4使用临界比例度法整定参数 7.3使用Smith预估器设计PID控制器 7.3.1Smith预估器控制的基本原理 7.3.2Smith预估器控制特点 第8章状态空间极点配置控制系统设计的MATLAB实现 8.1极点配置与必要条件 8.1.1极点配置说明 8.1.2极点配置方法 8.1.3系统可控性及判断方法 8.1.4状态反馈极点配置空间变换参数 8.1.5系统可观测性及判断方法 8.2二次型*优控制器设计 8.2.1*优控制的基本概念 8.2.2二次型*优控制函数 8.3使用Kalman滤波器设计LQG*优控制器 8.3.1Kalman滤波器的MATLAB实现 8.3.2LQG*优控制器的MATLAB实现 第9章基于Simulink模块的设计与仿真 9.1仿真编辑及参数设置 9.1.1创建仿真模型 9.1.2仿真模块库基本模块 9.1.3模块的参数和属性设置 9.2二阶系统仿真 9.2.1改变阻尼比的二阶系统仿真分析 9.2.2改变频率的二阶系统仿真分析 9.3稳定性及稳态误差仿真 9.3.1稳定性的仿真 9.3.2增益K对稳态误差的影响 9.3.3积分环节个数对稳态误差的影响 9.4串联超前和滞后校正仿真设计 9.4.1相位超前校正 9.4.2相位滞后校正 9.5PID控制仿真 9.5.1使用试凑法整定PID参数 9.5.2使用衰减曲线法整定PID参数 9.5.3使用临界比例度法整定PID参数 9.5.4Smith预估器控制仿真 9.6非线性相平面分析与校正设计 9.6.1二阶系统的相平面分析 9.6.2非线性校正设计 9.7状态反馈控制器仿真设计 9.7.1状态反馈与极点配置 9.7.2状态反馈与极点配置案例 第10章MATLAB的App界面设计 10.1图形用户界面开发环境 10.1.1初识App 10.1.2使用空白App界面建立应用程序 10.2App组件与属性 10.2.1组件 10.2.2组件控制属性 10.2.3句柄式图形对象 10.2.4创建图形句柄的常用函数 10.2.5以编程方式开发 App 10.3回调函数 10.3.1打开回调函数 10.3.2回调函数的使用 10.4标签、按钮与编辑字段组件 10.4.1标签(Label) 10.4.2按钮(Button) 10.4.3编辑字段(EditField) 10.5单选按钮组、切换按钮组、复选框、面板、选项卡与日期选择器组件 10.5.1单选按钮组 (Button Group) 10.5.2切换按钮组(ButtonGroup) 10.5.3复选框(Check Boxes) 10.5.4面板 (Panel) 10.5.5选项卡(TabGroup) 10.5.6日期选择器(Date Picker) 10.6坐标区与图像组件 10.6.1坐标区(UIAxes) 10.6.2图像(Image) 10.7列表框与下拉框组件 10.7.1列表框(ListBox) 10.7.2下拉框(DropDown) 10.8滑块与微调器组件 10.8.1滑块(Slider) 10.8.2微调器(Spinner) 10.9表、超链接与树组件 10.9.1表(UITable) 10.9.2超链接(UIHyperlink) 10.9.3树(Tree) 10.10仪器组件 10.11菜单设计 10.11.1使用“菜单栏”创建菜单 10.11.2使用“工具栏”创建菜单 10.11.3使用命令创建级联菜单 10.11.4使用命令创建下拉框菜单 10.11.5使用命令创建上下文菜单 10.12对话框设计 10.12.1对话框操作 10.12.2专用对话框 10.12.3创建标准对话框 第11章MATLAB的建模应用 11.1建立数学模型概述 11.1.1建模的作用 11.1.2建模的方法 11.1.3数学模型的特点及分类 11.2建立数学模型案例 参考文献 微课视频 MicroVideo 第1章MATLAB/Simulink概述 第2章MATLAB矩阵与数组应用 第3章MATLAB高等数学计算 第4章自动控制系统理论基础 第5章控制系统时域分析的MATLAB实现 第6章控制系统频域分析、根轨迹分析与设计的MATLAB实现