基于MATLAB的控制系統(tǒng)仿真及應(yīng)用

緒論

0.1 仿真技術(shù)簡介

0.2 計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的發(fā)展概況

0.3 計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的應(yīng)用

0.4 控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容及其應(yīng)用

0.5 基于MATLAB的控制系統(tǒng)仿真的現(xiàn)狀

習(xí)題

第1章 仿真軟件——MATLAB

1.1 MATLAB的功能特點(diǎn)

1.2 MATLAB的基本操作

1.3 MATLAB的控制語句

1.3.1 循環(huán)語句

1.3.2 程序流控制語句

1.3.3 條件轉(zhuǎn)移語句

1.4 MATLAB的繪圖功能

1.4.1 二維圖形

1.4.2 三維圖形

1.5 MATLAB的數(shù)值運(yùn)算

1.5.1 矩陣運(yùn)算

1.5.2 向量運(yùn)算

1.5.3 關(guān)系和邏輯運(yùn)算

1.5.4 多項(xiàng)式運(yùn)算

1.5.5 數(shù)據(jù)分析

1.5.6 函數(shù)極值

1.5.7 代數(shù)方程求解

1.5.8 微分方程求解

1.5.9 函數(shù)積分

1.5.1 0函數(shù)繪圖

1.6 MATIAB的符號運(yùn)算

1.6.1 符號表達(dá)式的生成

1.6.2 符號表達(dá)式的基本運(yùn)算

1.6.3 符號表達(dá)式的微積分

1.6.4 符號表達(dá)式的變換

1.6.5 符號表達(dá)式的求解

1.7 MATLAB的圖形界面

1.8 MATLAB編譯器

1.8.1 創(chuàng)建MEX文件

1.8.2 創(chuàng)建EXE文件

本章小結(jié)

習(xí)題

第2章 控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型及其轉(zhuǎn)換

2.1 線性系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的基本描述方法

2.2 系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型問的相互轉(zhuǎn)換

2.3 系統(tǒng)模型的連接

2.4 典型系統(tǒng)的生成

2.5 系統(tǒng)的離散化和連續(xù)化

2.6 系統(tǒng)的特性值

本章小結(jié)

習(xí)題

第3章 連續(xù)系統(tǒng)的數(shù)字仿真

3.1 數(shù)值積分法

3.1.1 歐拉法

3.1.2 梯形法

3.1.3 預(yù)估-校正法

3.1.4 龍格-庫塔法

3.1.5 關(guān)于仿真數(shù)值積分法的幾點(diǎn)討論

3.2 連續(xù)系統(tǒng)的數(shù)字仿真程序

3.3 面向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖的仿真

3.3.1 典型環(huán)節(jié)的確定

3.3.2 連接矩陣

3.3.3 確定系統(tǒng)的狀態(tài)方程

3.3.4 面向結(jié)構(gòu)圖的數(shù)字仿真程序

3.4 連續(xù)系統(tǒng)的快速仿真

3.4.1 增廣矩陣法的基本原理

3.4.2 典型輸入函數(shù)的增廣矩陣

本章小結(jié)

習(xí)題

第4章 連續(xù)系統(tǒng)按環(huán)節(jié)離散化的數(shù)字仿真

4.1 連續(xù)系統(tǒng)的離散化

4.2 典型環(huán)節(jié)的離散系數(shù)及其差分方程

4.3 非線性系統(tǒng)的數(shù)字仿真方法

4.4 連續(xù)系統(tǒng)按環(huán)節(jié)離散化的數(shù)字仿真程序

本章小結(jié)

習(xí)題

第5章 采樣控制系統(tǒng)的數(shù)字仿真

5.1 采樣控制系統(tǒng)..；

5.2 模擬調(diào)節(jié)器的數(shù)字化仿真方法

5.3 采樣控制系統(tǒng)的數(shù)字仿真程序

5.3.1 數(shù)字控制器的程序?qū)崿F(xiàn)

5.3.2 連續(xù)部分的程序?qū)崿F(xiàn)

5.3.3 程序框圖及仿真程序

5.4 關(guān)于純滯后環(huán)節(jié)的數(shù)字仿真

本章小結(jié)

習(xí)題

第6章 動(dòng)態(tài)仿真集成環(huán)境——Simulink

6.1 simulink簡介

6.1.1 Simulink的啟動(dòng)

6.1.2 Simulink庫瀏覽窗口的功能菜單

6.1.3 仿真模塊集

6.2 模型的構(gòu)造

6.2.1 模型編輯窗口

6.2.2 對象的選定

6.2.3 模塊的操作

6.2.4 模塊間的連線

6.2.5 模型的保存

6.2.6 模塊名字的處理

6.2.7 模塊內(nèi)部參數(shù)的修改

6.2.8 模塊的標(biāo)量擴(kuò)展

6.3 連續(xù)系統(tǒng)的數(shù)字仿真

6.3.1 利用Simulink菜單命令進(jìn)行仿真

6.3.2 仿真結(jié)果分析

6.3.3 利用MAn.AB的指令操作方式進(jìn)行仿真

6.3.4 模塊參數(shù)的動(dòng)態(tài)交換

6.3.5 Simulink調(diào)試器

6.4 離散系統(tǒng)的數(shù)字仿真.；

6.5 仿真系統(tǒng)的線性化模型

6.6 創(chuàng)建子系統(tǒng)

6.7 封裝編輯器

6.7.1 參數(shù)（Parameters）頁面

6.7.2 圖標(biāo)（Icon）頁面

6.7.3 初始化（Initialization）頁面

6.7.4 描述（Docurnentation）頁面

6.7.5 功能按鈕

6.8 條件子系統(tǒng)

本章小結(jié)

習(xí)題

第7章 控制系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)輔助分析

7.1 控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析

7.2 控制系統(tǒng)的時(shí)域分析

7.3 根軌跡法

7.4 控制系統(tǒng)的頻域分析

7.5 系統(tǒng)的能控性和能觀測性分析

7.5.1 系統(tǒng)的能控性和能觀測性

7.5.2 將系統(tǒng)按能控和不能控進(jìn)行分解

7.5.3 將系統(tǒng)按能觀測性和不能觀測性進(jìn)行分解

7.6 系統(tǒng)模型的降階

7.6.1 平衡實(shí)現(xiàn)

7.6.2 模型降階

本章小結(jié)

習(xí)題

第8章 控制系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)

8.1 頻率法的串聯(lián)校正

8.1.1 基于頻率響應(yīng)法的串聯(lián)超前校正

8.1.2 基于頻率響應(yīng)法的串聯(lián)滯后校正

8.1.3 基于頻率響應(yīng)法的串聯(lián)滯后一超前校正

8.2 狀態(tài)反饋和狀態(tài)觀測器的設(shè)計(jì)

8.2.1 狀態(tài)反饋

8.2.2 狀態(tài)觀測器

8.2.3 帶狀態(tài)觀測器的狀態(tài)反饋系統(tǒng)

8.2.4 離散系統(tǒng)的極點(diǎn)配置和狀態(tài)觀測器

8.2.5 系統(tǒng)解耦

8.2.6 系統(tǒng)估計(jì)器

8.2.7 系統(tǒng)控制器

8.3 最優(yōu)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

8.3.1 狀態(tài)反饋的線性二次型最優(yōu)控制

8.3.2 輸出反饋的線性二次型最優(yōu)控制

本章小結(jié)

習(xí)題

第9章 基于MATLAB工具箱的控制系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)

9.1 控制系統(tǒng)工具箱簡介

9.2 線性時(shí)不變系統(tǒng)的對象模型

9.2.1 LTI對象

9.2.2 模型建立及模型轉(zhuǎn)換函數(shù)

9.2.3 LTI對象屬性的存取和設(shè)置

9.3 線性時(shí)不變系統(tǒng)瀏覽器——LTIViewer

9.4 單輸入單輸出系統(tǒng)設(shè)計(jì)工具——SISODesignTool

9.4.1 MNTLAB7.5的SISODesignTool

9.4.2 MATLAB6.5的SISODesignTool

9.5 非線性控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

9.5.1 SignalConstraint模塊及其應(yīng)用

9.5.2 NCDBlockset模塊及其應(yīng)用

9.5.3 求解其他非線性控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)問題

本章小結(jié)

習(xí)題

第10章 Simulink的擴(kuò)展工具——S－函數(shù)

10.1 S－函數(shù)簡介

10.2 S－函數(shù)的建立

10.2.1 用M文件創(chuàng)建S－函數(shù)

10.2.2 用C語言創(chuàng)建S－函數(shù)

10.3 S－函數(shù)編譯器

10.4 S－函數(shù)包裝程序

本章小結(jié)

習(xí)題

附錄AMATLAB函數(shù)一覽表

附錄BMATLAB函數(shù)分類索引

參考文獻(xiàn)2100433B

《計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)與CAD:基于MATLAB的控制系統(tǒng)（第2版）》為普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材。全書全面論述控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)仿真的基本概念和原理，系統(tǒng)介紹了當(dāng)前國際控制界最為流行的面向工程與科學(xué)計(jì)算的高級語言MATLAB及其動(dòng)態(tài)仿真集成環(huán)境Sirraalink，并以最新版MATLAB為平臺，詳細(xì)闡述控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型及其轉(zhuǎn)換、連續(xù)系統(tǒng)和離散系統(tǒng)的仿真方法、控制系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)輔助分析與設(shè)計(jì)；最后特別介紹基于圖形界面的MA"n．,AB工具箱的線性和非線性控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法?！队?jì)算機(jī)仿真技術(shù)與CAD:基于MATLAB的控制系統(tǒng)（第2版）》取材先進(jìn)實(shí)用，講解深入淺出，各章均有大量的例題，并提供了相應(yīng)的仿真程序，便于讀者掌握和鞏固所學(xué)知識。

本書深入淺出地闡述了MATLAB軟件設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識、使用方法及其在電氣工程和控制系統(tǒng)中的應(yīng)用。全書共分為12章，主要內(nèi)容包括MATLAB概述、MATLAB數(shù)值運(yùn)算、程序設(shè)計(jì)、圖形處理功能、SIMULINK基礎(chǔ)、MATLAB在電路中的基本應(yīng)用、直流穩(wěn)態(tài)電路的仿真分析、動(dòng)態(tài)電路的時(shí)域仿真分析、正弦交流電路的仿真分析、線性系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型、線性系統(tǒng)的仿真分析、離散系統(tǒng)的仿真分析。本書結(jié)合作者在長期教學(xué)和科研工作中的經(jīng)驗(yàn)與體會，講述了應(yīng)用MATLAB軟件建模、仿真以及調(diào)試中的一些技巧，從而使讀者能夠快速地分析問題與解決問題。

本書具有示例豐富、語言簡潔、實(shí)用性強(qiáng)、簡單易學(xué)等特點(diǎn)，可以作為高等學(xué)校計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制、信息工程、電子工程等相關(guān)專業(yè)的參考書，也可供從事電氣工程、控制工程及計(jì)算機(jī)仿真等領(lǐng)域的工程技術(shù)人員和科研人員參考。