《控制系統計算機輔助設計——MATLAB語言與套用（第4版）》是清華大學出版社於2022年出版的書籍，作者是薛定宇。
基本介紹
- 書名：控制系統計算機輔助設計——MATLAB語言與套用（第4版）
- 作者：薛定宇
- 出版社：清華大學出版社
- 出版時間：2022年7月1日
- 定價：99 元
- ISBN：9787302594154
內容簡介,圖書目錄,
內容簡介
本書系統地介紹了國際控制界套用最廣的MATLAB語言及其在控制教學與研究中的套用，側重於介紹MATLAB語言編程基礎與技巧、科學運算問題的MATLAB求解、線性系統的建模和計算機輔助分析、非線性系統的仿真分析、控制系統的計算機輔助設計方法等，包括串聯控制器、狀態反饋控制器、多變數系統頻域設計、PID控制器設計、QFT控制器、**控制器設計、多變數頻域設計與解耦、LQG/LTR控制器設計、**控制、分數階控制、自適應控制、模糊控制、神經網路控制、遺傳算法最佳化控制等。本書還介紹了基於dSPACE和Quanser的實時控制系統實驗方法。
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圖書目錄
目錄CONTENTS
第1 章控制系統計算機輔助設計概述1
1.1 控制問題的計算機求解演示. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.2 控制系統計算機輔助設計技術的發展綜述. . . . . . . . . . . . . . . 5
1.3 控制系統計算機輔助設計語言環境綜述. . . . . . . . . . . . . . . . . 6
1.4 仿真軟體的發展概況. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
1.5 MATLAB/Simulink 與CACSD 工具箱. . . . . . . . . . . . . . . . . 11
1.6 控制系統計算機輔助設計領域方法概述. . . . . . . . . . . . . . . . . 13
1.7 本書的基本結構和內容. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
1.7.1 本書的基本內容. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
1.7.2 MATLAB 的在線上幫助系統. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
1.8 習題. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
參考文獻. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
第2 章MATLAB 語言程式設計基礎23
2.1 MATLAB 程式設計語言基礎. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
2.1.1 MATLAB 語言的變數與常量. . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
2.1.2 數據結構. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
2.1.3 MATLAB 的基本語句結構. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
2.1.4 冒號表達式. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
2.1.5 子矩陣提取. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
2.2 基本數學運算. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
2.2.1 矩陣的代數運算. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
2.2.2 矩陣的邏輯運算. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
2.2.3 矩陣的比較運算. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
2.2.4 超越函式計算. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
2.2.5 符號運算. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
2.2.6 基本數論運算. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
2.3 MATLAB 語言的流程結構. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
2.3.1 循環結構. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
2.3.2 條件轉移結構. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
2.3.3 開關結構. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
2.3.4 試探結構. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
2.4 函式編寫與調試. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
2.4.1 MATLAB 語言函式的基本結構. . . . . . . . . . . . . . . . . 41
2.4.2 可變輸入輸出個數的處理. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
2.4.3 匿名函式與inline 函式. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
2.4.4 偽代碼與代碼保密處理. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
2.4.5 MATLAB 程式的實時編輯器. . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
2.5 二維圖形繪製. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
2.5.1 二維圖形繪製基本語句. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
2.5.2 其他二維圖形繪製語句. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
2.5.3 隱函式繪製及套用. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
2.5.4 圖形修飾. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
2.5.5 數據檔案與Excel 檔案的讀寫. . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
2.6 三維圖形表示. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
2.6.1 三維曲線繪製. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
2.6.2 三維曲面繪製. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
2.6.3 三維條帶圖. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
2.6.4 三維圖形視角設定. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
2.7 MATLAB 應用程式設計技術. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
2.7.1 應用程式設計工具App Designer . . . . . . . . . . . . . . . . 61
2.7.2 句柄圖形學及句柄對象屬性. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
2.7.3 界面設計舉例與技巧. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
2.8 習題. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
參考文獻. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
第3 章科學運算問題的MATLAB 求解73
3.1 線性代數問題的MATLAB 求解. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
3.1.1 矩陣的基本分析. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
3.1.2 矩陣的分解. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
3.1.3 矩陣指數eA 和指數函式eAt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
3.1.4 矩陣的任意函式計算. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79
3.2 代數方程的MATLAB 求解. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79
3.2.1 線性方程求解問題及MATLAB 實現. . . . . . . . . . . . . . 79
3.2.2 一般非線性方程的求解. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83
3.2.3 非線性矩陣方程的MATLAB 求解. . . . . . . . . . . . . . . . 85
3.3 常微分方程問題的MATLAB 求解. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89
3.3.1 一階常微分方程組的數值解法. . . . . . . . . . . . . . . . . . 89
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .? 目 錄XIII
3.3.2 常微分方程的轉換. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91
3.3.3 微分方程數值解的驗證. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93
3.3.4 線性常微分方程的解析求解. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94
3.4 最最佳化問題的MATLAB 求解. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95
3.4.1 無約束最最佳化問題求解. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95
3.4.2 有約束最最佳化問題求解. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96
3.4.3 全局最優解的嘗試. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97
3.4.4 最優曲線擬合方法. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99
3.5 Laplace 變換與z 變換問題的MATLAB 求解. . . . . . . . . . . . . . 101
3.5.1 Laplace 變換. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101
3.5.2 數值Laplace 變換. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102
3.5.3 z 變換. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103
3.6 習題. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105
參考文獻. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111
