MATLAB/Simulink與控制系統仿真（第3版）是2012-01-01電子工業出版社出版的圖書，由王正林,王勝開,陳國順等編著。
基本介紹
- 書名：MATLAB/Simulink與控制系統仿真（第3版）
- 作者：王正林,王勝開,陳國順，王祺
- ISBN：9787121152078
- 頁數：404頁
- 定價：49.80
- 出版社：電子工業出版社
- 出版時間：2012-01-01
- 裝幀：平裝
- 開本：16開
內容簡介,目 錄,第1章 自動控制系統與仿真概述 1,第2章 MATLAB計算基礎 13,第3章 Simulink仿真 44,第4章 控制系統數學模型 72,第5章 時域分析法 98,第6章 根軌跡分析法 141,第7章 頻域分析法 165,第8章 控制系統校正與綜合 192,第9章 線性系統狀態空間分析 232,第10章 線性系統狀態空間設計 275,第11章 非線性系統 300,第12章 離散控制系統 324,第13章 最優控制系統 367,附錄A 控制系統相關的MATLAB函式 374,附錄B Simulink模組庫 378,參考文獻 392,
內容簡介
本書從套用角度出發，系統地介紹了MATLAB/Simulink及其在自動控制中的套用，結合MATLAB/Simulink的使用，通過典型實例，全面闡述了自動控制的基本原理以及控制系統分析與設計的主要方法。
全書共分13章，包括自動控制系統與仿真概述、MATLAB計算基礎、Simulink仿真、控制系統數學模型、時域分析法、根軌跡分析法、頻域分析法、控制系統校正與綜合、線性系統狀態空間分析、線性系統狀態空間設計、非線性系統、離散控制系統、最優控制系統等。各章通過精心設計的套用實例、綜合實例和習題幫助讀者理解和掌握自動控制原理以及MATLAB/Simulink相關功能和工具的使用。
目 錄
第1章 自動控制系統與仿真概述 1
1.1 引言 1
1.2 自動控制系統基本概念 1
1.2.1 開環控制系統與閉環控制系統 1
1.2.2 閉環控制系統組成結構 2
1.2.3 反饋控制系統品質要求 3
1.3 自動控制系統分類 4
1.3.1 線性系統和非線性系統 4
1.3.2 離散系統和連續系統 5
1.3.3 恆值系統和隨動系統 5
1.4 控制系統仿真基本概念 5
1.4.1 計算機仿真基本概念 6
1.4.2 控制系統仿真 7
1.4.3 控制系統計算機仿真基本過程 8
1.4.4 計算機仿真技術發展趨勢 8
1.5 MATLAB/Simulink下的控制系統仿真 9
1.5.1 MATLAB適合控制系統仿真的特點 9
1.5.2 Simulink適合控制系統仿真的特點 10
1.6 MATLAB中控制相關的工具箱 10
第2章 MATLAB計算基礎 13
2.1 引言 13
2.2 MATLAB概述 13
2.2.1 MATLAB發展歷程 13
2.2.2 MATLAB系統構成 14
2.2.3 MATLAB 常用工具箱 14
2.3 MATLAB桌面操作環境 15
2.3.1 MATLAB啟動和退出 15
2.3.2 MATLAB主選單及功能 16
2.3.3 MATLAB命令視窗 19
2.3.4 MATLAB工作空間 20
2.3.5 MATLAB檔案管理 22
2.3.6 MATLAB幫助使用 22
2.4 MATLAB數值計算 23
2.4.1 MATLAB數值類型 23
2.4.2 矩陣運算 25
2.5 關係運算和邏輯運算 28
2.6 符號運算 29
2.6.1 符號運算基礎 29
2.6.2 控制系統中常用的符號運算 30
2.7 複數和複變函數運算 30
2.7.1 複數運算基礎 31
2.7.2 拉普拉斯變換及逆變換 34
2.7.3 Z變換及其反變換 35
2.8 MATLAB常用繪圖命令 36
2.9 MATLAB程式設計 39
2.9.1 MATLAB程式類型 39
2.9.2 MATLAB程式流程控制 40
2.9.3 MATLAB程式基本設計原則 43
第3章 Simulink仿真 44
3.1 引言 44
3.2 Simulink仿真概述 44
3.2.1 Simulink的啟動與退出 44
3.2.2 Simulink建模仿真 46
3.3 Simulink的模組庫簡介 47
3.3.1 Simulink模組庫分類 47
3.3.2 控制系統仿真中常用的模組 48
3.4 Simulink功能模組的處理 49
3.4.1 Simulink模組參數設定 49
3.4.2 Simulink模組的基本操作 51
3.4.3 Simulink模組間的連線處理 52
3.5 Simulink仿真設定 52
3.5.1 仿真器參數設定 52
3.5.2 工作空間數據導入/導出設定 55
3.6 Simulink仿真舉例 56
3.7 Simulink自定義功能模組 64
3.7.1 自定義功能模組的創建 64
3.7.2 自定義功能模組的封裝 64
3.8 S函式設計與套用 66
3.8.1 S函式設計模板 66
3.8.2 S函式設計舉例 68
第4章 控制系統數學模型 72
4.1 引言 72
4.2 動態過程微分方程描述 72
4.3 拉氏變換與控制系統模型 75
4.4 數學模型描述 76
4.4.1 傳遞函式模型 76
4.4.2 零極點形式的數學模型 77
4.4.3 狀態空間模型 78
4.5 MATLAB/Simulink在模型中的套用 78
4.5.1 多項式處理相關的函式 78
4.5.2 建立傳遞函式相關的函式 79
4.5.3 建立零極點形式的數學模型相關函式 80
4.5.4 建立狀態空間模型相關的函式 80
4.5.5 Simulink中的控制系統模型表示 81
4.5.6 Simulink中模型與狀態空間模型的轉化 81
4.5.7 套用實例 82
4.6 系統模型轉換及連線 86
4.6.1 模型轉換 86
4.6.2 模型連線 88
4.6.3 模型連線的MATLAB實現 89
4.7 非線性數學模型的線性化 91
4.8 綜合實例及MATLAB/Simulink套用 92
習題 95
第5章 時域分析法 98
5.1 引言 98
5.2 時域回響分析 98
5.2.1 典型輸入 98
5.2.2 線性系統時域回響一般求法 99
5.2.3 時域回響性能指標 100
5.2.4 一階和二階系統的時域回響 102
5.2.5 高階系統的時域分析 105
5.3 MATLAB/Simulink在時域分析中的套用 107
5.3.1 時域分析中MATLAB函式的套用 107
5.3.2 時域回響性能指標求取 111
5.3.3 二階系統參數對時域回響性能的影響 114
5.3.4 改善系統時域回響性能的一些措施 117
5.3.5 LTI Viewer套用 121
5.4 穩定性分析 124
5.4.1 穩定性基本概念 124
5.4.2 穩定性判據 125
5.4.3 穩態誤差分析 128
5.4.4 MATLAB在穩定性分析中的套用 131
5.5 綜合實例及MATLAB/Simulink套用 132
習題 139
第6章 根軌跡分析法 141
6.1 引言 141
6.2 根軌跡定義 141
6.3 根軌跡法基礎 142
6.3.1 幅值條件和相角條件 142
6.3.2 繪製根軌跡的一般法則 143
6.3.3 與根軌跡分析相關的MATLAB函式 145
6.3.4 根軌跡分析與設計工具rltool 147
6.3.5 利用MATLAB繪製根軌跡圖舉例 148
6.4 其他形式的根軌跡 153
6.4.1 正反饋系統的根軌跡 153
6.4.2 參數根軌跡 153
6.4.3 時滯系統的根軌跡 154
6.4.4 利用MATLAB繪製其他形式的根軌跡舉例 154
6.5 用根軌跡法分析系統的暫態特性 156
6.6 綜合實例及MATLAB/Simulink套用 159
習題 163
第7章 頻域分析法 165
7.1 引言 165
7.2 頻率特性基本概念 165
7.2.1 頻率特性定義 165
7.2.2 頻域分析法的特點 166
7.2.3 頻域性能指標 166
7.3 頻率特性的表示方法 167
7.3.1 極坐標圖（Nyquist圖） 167
7.3.2 對數坐標圖（Bode圖） 167
7.3.3 對數幅相圖（Nichols圖） 168
7.3.4 典型環節的頻率特性 168
7.4 系統開環頻率特性作圖 171
7.4.1 開環對數頻率特性作圖 171
7.4.2 開環極坐標作圖 171
7.5 頻率回響分析 172
7.5.1 開環頻率特性的性能分析 172
7.5.2 閉環頻率特性的性能分析 174
7.6 MATLAB在頻率法中的套用 177
7.6.1 求取和繪製頻率回響曲線相關的函式 177
7.6.2 套用實例 178
7.7 頻率法的穩定性分析 182
7.7.1 Nyquist穩定判據 182
7.7.2 穩定裕度 184
7.7.3 MATLAB在穩定性分析中的套用 185
7.8 綜合實例及MATLAB/Simulink套用 189
習題 190
第8章 控制系統校正與綜合 192
8.1 引言 192
8.2 控制系統校正與綜合基礎 192
8.2.1 控制系統性能指標 192
8.2.2 控制系統校正概述 193
8.3 PID控制器設計及MATLAB/Simulink套用 195
8.3.1 PID控制器概述 195
8.3.2 比例（P）控制 196
8.3.3 比例微分（PD）控制 197
8.3.4 積分（I）控制 198
8.3.5 比例積分（PI）控制 199
8.3.6 比例積分微分（PID）控制 200
8.3.7 PID控制器參數整定 201
8.4 控制系統校正的根軌跡法 210
8.4.1 基於根軌跡法的超前校正 211
8.4.2 基於根軌跡法的滯後校正 211
8.4.3 基於根軌跡法的超前滯後校正 212
8.4.4 MATLAB/Simulink在根軌跡法校正中的套用 212
8.5 控制系統校正的頻率回響法 219
8.5.1 基於頻率法的超前校正 220
8.5.2 基於頻率法的滯後校正 220
8.5.3 MATLAB/Simulink在頻率回響法校正中的套用 221
8.6 綜合實例及MATLAB/Simulink套用 225
習題 230
第9章 線性系統狀態空間分析 232
9.1 引言 232
9.2 線性系統狀態空間基礎 232
9.2.1 狀態空間基本概念 232
9.2.2 狀態空間實現 234
9.2.3 狀態空間的標準型 241
9.2.4 狀態方程求解 244
9.2.5 MATLAB/Simulink線上性系統狀態空間描述中的套用 249
9.3 線性系統的狀態可控性與狀態可觀性 255
9.3.1 狀態可控性 255
9.3.2 狀態可觀性 256
9.3.3 對偶系統和對偶原理 257
9.3.4 可控標準型和可觀標準型 258
9.3.5 MATLAB在可控和可觀標準型中的套用 261
9.4 線性系統穩定性分析 265
9.4.1 穩定性分析基礎 265
9.4.2 李雅普諾夫穩定性分析 266
9.4.3 MATLAB/Simulink在李雅普諾夫穩定性分析中的套用 269
9.5 綜合實例及MATLAB/Simulink套用 269
習題 273
第10章 線性系統狀態空間設計 275
10.1 引言 275
10.2 狀態反饋與極點配置 275
10.2.1 狀態反饋 275
10.2.2 輸出反饋 276
10.2.3 極點配置 277
10.2.4 MATLAB/Simulink在極點配置中的套用 279
10.3 狀態觀測器 283
10.3.1 狀態觀測器的基本概念 283
10.3.2 全維狀態觀測器 285
10.3.3 降維狀態觀測器 289
10.3.4 MATLAB/Simulink在狀態觀測器設計中的套用 291
10.4 綜合實例及MATLAB/Simulink套用 293
習題 298
第11章 非線性系統 300
11.1 引言 300
11.2 非線性系統概述 300
11.2.1 非線性控制理論發展概況 300
11.2.2 典型非線性特性 301
11.2.3 Simulink中的非線性模組 302
11.3 相平面法 304
11.3.1 相平面法基礎知識 305
11.3.2 MATLAB/Simulink在相軌跡圖繪製中的套用 306
11.4 描述函式法 312
11.4.1 描述函式基本概念 312
11.4.2 描述函式定義 313
11.4.3 描述函式的計算 314
11.4.4 非線性系統的穩定性分析 315
11.5 MATLAB/Simulink在非線性系統分析中的套用 316
11.6 綜合實例及MATLAB/Simulink套用 319
習題 323
第12章 離散控制系統 324
12.1 引言 324
12.2 離散控制系統基本概念 324
12.2.1 離散控制系統概述 324
12.2.2 離散信號的數學描述 326
12.3 離散控制系統的研究方法 329
12.3.1 線性連續與離散控制系統研究方法類比 329
12.3.2 MATLAB中的離散控制系統相關的函式 330
12.4 Z變換 331
12.4.1 離散信號的Z變換 331
12.4.2 Z變換與Z反變換常用方法 333
12.5 離散控制系統數學模型 336
12.5.1 離散系統時域數學模型 336
12.5.2 離散系統頻域數學模型 337
12.6 離散控制系統性能分析 343
12.6.1 穩定性分析 343
12.6.2 靜態誤差分析 345
12.6.3 動態特性分析 346
12.6.4 MATLAB/Simulink在離散系統性能分析中的套用 348
12.7 綜合實例及MATLAB/Simulink套用 360
習題 364
第13章 最優控制系統 367
13.1 引言 367
13.2 最優控制問題的描述 367
13.3 線性二次型最優控制問題 368
13.4 MATLAB/Simulink線上性二次型最優控制中的套用 369
13.5 綜合實例及MATLAB/Simulink套用 369
習題 373
