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第1章 概述 1

1.1 控制系统计算机辅助设计概述 1

1.1.1 控制系统概述 1

1.1.2 控制系统计算机辅助设计的发展及应用 3

1.2 MATLAB简介 4

1.2.1 MATLAB安装与启动 5

1.2.2 程序界面环境 6

1.2.3 目录设置与文件管理 9

1.2.4 　Simulink仿真环境 10

1.3 本章小结 10

1.4 习题 11

第2章 　MATLAB程序设计基础 12

2.1 基本数据 12

2.1.1 变量定义与管理 12

2.1.2 数组与矩阵运算 15

2.1.3 胞元与结构 21

2.2 基本运算 27

2.2.1 矩阵运算 27

2.2.2 多项式运算 35

2.2.3 常用函数运算 42

2.2.4 符号运算 43

2.3 程序设计 58

2.3.1 基本语法 58

2.3.2 程序结构 60

2.3.3 逻辑控制 67

2.4 　M函数与M文件 68

2.4.1 　M函数 68

2.4.2 　M文件 70

2.5 程序调试 70

2.5.1 调试环境设置 71

2.5.2 调试基本方式 73

2.6 基本文件操作 74

2.6.1 高级文件操作 74

2.6.2 低级文件操作 75

2.6.3 　import操作 78

2.7 本章小结 78

2.8 习题 78

第3章 　MATLAB图形设计 80

3.1 二维图形 80

3.1.1 基本二维图形 80

3.1.2 图形格式与标注 85

3.1.3 二维专用图形 90

3.2 三维图形 94

3.2.1 基本三维曲线图形 94

3.2.2 基本三维曲面图形 95

3.2.3 三维专用图形 96

3.3 图形界面 99

3.3.1 图形窗口编辑 99

3.3.2 图形窗口设计 102

3.4 本章小结 111

3.5 习题 111

第4章 控制系统数学模型及其MATLAB描述 113

4.1 控制系统概述 113

4.1.1 系统组成 113

4.1.2 控制方式 114

4.1.3 控制类型 115

4.1.4 控制目标 117

4.2 常用数学模型及MATLAB描述 120

4.2.1 微分方程 120

4.2.2 传递函数 122

4.2.3 系统结构框图 126

4.2.4 状态空间表达式 131

4.3 基于MATLAB的数学模型转换 133

4.3.1 传递函数各形式的相互转换 133

4.3.2 传递函数与状态空间表达式相互转换 135

4.3.3 相似变换 140

4.3.4 最小实现 141

4.4 本章小结 143

4.5 习题 143

第5章 控制系统计算机辅助分析 145

5.1 基于MATLAB的稳定性分析 145

5.1.1 时域法稳定性分析 146

5.1.2 根轨迹法稳定性分析 147

5.1.3 频域法稳定性分析 150

5.1.4 李雅普诺夫法稳定性分析 152

5.2 基于MATLAB的随动性分析 153

5.2.1 时域法随动性分析 154

5.2.2 根轨迹法随动性分析 158

5.2.3 频域法随动性分析 159

5.3 基于MATLAB的准确性分析 161

5.3.1 稳态误差 161

5.3.2 动态误差 163

5.4 基于MATLAB的能控性与能观性分析 164

5.4.1 能控性分析 165

5.4.2 能观性分析 167

5.5 本章小结 168

5.6 习题 168

第6章 控制系统计算机辅助设计 171

6.1 控制系统设计的基本方法 171

6.1.1 经典方法 171

6.1.2 现代方法 172

6.2 基于MATLAB的根轨迹设计 173

6.2.1 根轨迹方程 173

6.2.2 增益设计法 173

6.2.3 补偿设计法 175

6.3 基于MATLAB的频率特性设计 180

6.3.1 相位超前法 180

6.3.2 相位滞后法 184

6.3.3 相位滞后-超前法 186

6.4 基于MATLAB的PID控制器设计 189

6.4.1 　PID控制规律 189

6.4.2 模拟PID控制法 190

6.4.3 数字PID控制法 197

6.5 基于MATLAB的状态反馈设计 202

6.5.1 状态反馈 202

6.5.2 极点配置法 203

6.5.3 状态观测器 205

6.6 基于MATLAB的二次型优化设计 207

6.6.1 连续系统最优二次型 207

6.6.2 离散系统最优二次型 208

6.6.3 二次型最优调节器设计 210

6.7 本章小结 213

6.8 习题 213

第7章 控制系统Simulink仿真 215

7.1 　Simulink仿真环境 215

7.1.1 基本模块 217

7.1.2 基本设置 221

7.2 　Simulink功能模块 228

7.2.1 基本功能模块 228

7.2.2 自定义功能模块 233

7.3 　Simulink S函数 240

7.3.1 　S函数描述 240

7.3.2 　S函数设计 241

7.4 控制系统Simulink仿真应用 246

7.4.1 离散控制系统仿真 246

7.4.2 连续控制系统仿真 249

7.5 本章小结 251

7.6 习题 252

第8章 控制系统MATLAB仿真实例 253

8.1 空调控制系统设计 253

8.1.1 空调控制系统建模 253

8.1.2 空调控制系统仿真 255

8.2 锅炉内胆水温控制系统设计 259

8.2.1 锅炉内胆温度数学模型建立 260

8.2.2 锅炉内胆温度控制方案 262

8.2.3 锅炉内胆水温控制系统仿真 263

8.3 直流调速系统Simulink仿真设计 266

8.3.1 直流调速系统设计 266

8.3.2 比例积分控制的无静差直流调速系统数学建模 266

8.3.3 直流调速系统Simulink仿真 268

8.4 移动机器人SLAM设计 272

8.4.1 基于EKF的SLAM方法 272

8.4.2 移动机器人建模 273

8.4.3 移动机器人EKF-SLAM仿真 274

8.5 本章小结 281

附录　MATLAB与C语言混合编程方法简介 282

参考文献 294