MATLAB/Simulink与控制系统仿真PDF|Epub|txt|kindle电子书版本网盘下载

MATLAB/Simulink与控制系统仿真PDF格式电子书版下载

注意：本站所有压缩包均有解压码： 点击下载压缩包解压工具

第1章 自动控制系统与仿真概述1

1.1引言1

1.2自动控制系统基本概念1

1.2.1开环控制系统与闭环控制系统1

1.2.2闭环控制系统组成结构2

1.2.3反馈控制系统品质要求3

1.3自动控制系统分类4

1.3.1线性系统和非线性系统4

1.3.2离散系统和连续系统5

1.3.3恒值系统和随动系统5

1.4控制系统仿真基本概念5

1.4.1计算机仿真基本概念6

1.4.2控制系统仿真7

1.4.3控制系统计算机仿真基本过程8

1.4.4计算机仿真技术发展趋势8

1.5 MATLAB/Simulink下的控制系统仿真9

1.5.1 MATLAB适合控制系统仿真的特点9

1.5.2 Simulink适合控制系统仿真的特点10

1.6 MATLAB中控制相关的工具箱10

第2章MATLAB计算基础13

2.1引言13

2.2 MATLAB概述13

2.2.1 MATLAB发展历程13

2.2.2 MATLAB系统构成14

2.2.3 MATLAB常用工具箱14

2.3 MATLAB桌面操作环境15

2.3.1 MATLAB启动和退出15

2.3.2 MATLAB主菜单及功能16

2.3.3 MATLAB命令窗口19

2.3.4 MATLAB工作空间20

2.3.5 MATLAB文件管理22

2.3.6 MATLAB帮助使用22

2.4 MATLAB数值计算23

2.4.1 MATLAB数值类型23

2.4.2矩阵运算25

2.5关系运算和逻辑运算28

2.6符号运算29

2.6.1符号运算基础29

2.6.2控制系统中常用的符号运算30

2.7复数和复变函数运算30

2.7.1复数运算基础31

2.7.2拉普拉斯变换及逆变换34

2.7.3 Z变换及其反变换35

2.8 MATLAB常用绘图命令36

2.9 MATLAB程序设计39

2.9.1 MATLAB程序类型39

2.9.2 MATLAB程序流程控制40

2.9.3 MATLAB程序基本设计原则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的启动与退出44

3.2.2 Simulink建模仿真46

3.3 Simulink的模块库简介47

3.3.1 Simulink模块库分类47

3.3.2控制系统仿真中常用的模块48

3.4 Simulink功能模块的处理49

3.4.1 Simulink模块参数设置49

3.4.2 Simulink模块的基本操作51

3.4.3 Simulink模块间的连线处理52

3.5 Simulink仿真设置52

3.5.1仿真器参数设置52

3.5.2工作空间数据导入/导出设置55

3.6 Simulink仿真举例56

3.7 Simulink自定义功能模块64

3.7.1自定义功能模块的创建64

3.7.2自定义功能模块的封装64

3.8 S函数设计与应用66

3.8.1 S函数设计模板66

3.8.2 S函数设计举例68

第4章 控制系统数学模型72

4.1引言72

4.2动态过程微分方程描述72

4.3拉氏变换与控制系统模型75

4.4数学模型描述76

4.4.1传递函数模型76

4.4.2零极点形式的数学模型77

4.4.3状态空间模型78

4.5 MATLAB/Simulink在模型中的应用78

4.5.1多项式处理相关的函数78

4.5.2建立传递函数相关的函数79

4.5.3建立零极点形式的数学模型相关函数80

4.5.4建立状态空间模型相关的函数80

4.5.5 Simulink中的控制系统模型表示81

4.5.6 Simulink中模型与状态空间模型的转化81

4.5.7应用实例82

4.6系统模型转换及连接86

4.6.1模型转换86

4.6.2模型连接88

4.6.3模型连接的MATLAB实现89

4.7非线性数学模型的线性化91

4.8综合实例及MATLAB/Simulink应用92

习题95

第5章 时域分析法98

5.1引言98

5.2时域响应分析98

5.2.1典型输入98

5.2.2线性系统时域响应一般求法99

5.2.3时域响应性能指标100

5.2.4一阶和二阶系统的时域响应102

5.2.5高阶系统的时域分析105

5.3 MATLAB/Simulink在时域分析中的应用107

5.3.1时域分析中VMATLAB函数的应用107

5.3.2时域响应性能指标求取111

5.3.3二阶系统参数对时域响应性能的影响114

5.3.4改善系统时域响应性能的一些措施117

5.3.5 LTI Viewer应用121

5.4稳定性分析124

5.4.1稳定性基本概念124

5.4.2稳定性判据125

5.4.3稳态误差分析128

5.4.4 MATLAB在稳定性分析中的应用131

5.5综合实例及MATLAB/Simulink应用132

习题139

第6章 根轨迹分析法141

6.1引言141

6.2根轨迹定义141

6.3根轨迹法基础142

6.3.1幅值条件和相角条件142

6.3.2绘制根轨迹的一般法则143

6.3.3与根轨迹分析相关的MATLAB函数145

6.3.4根轨迹分析与设计工具rltool147

6.3.5利用MATLAB绘制根轨迹图举例148

6.4其他形式的根轨迹153

6.4.1正反馈系统的根轨迹153

6.4.2参数根轨迹153

6.4.3时滞系统的根轨迹154

6.4.4利用MATLAB绘制其他形式的根轨迹举例154

6.5用根轨迹法分析系统的暂态特性156

6.6综合实例及MATLAB/Simulink应用159

习题163

第7章 频域分析法165

7.1引言165

7.2频率特性基本概念165

7.2.1频率特性定义165

7.2.2频域分析法的特点166

7.2.3频域性能指标166

7.3频率特性的表示方法167

7.3.1极坐标图（Nyquist图）167

7.3.2对数坐标图（Bode图）167

7.3.3对数幅相图（Nichols图）168

7.3.4典型环节的频率特性168

7.4系统开环频率特性作图171

7.4.1开环对数频率特性作图171

7.4.2开环极坐标作图171

7.5频率响应分析172

7.5.1开环频率特性的性能分析172

7.5.2闭环频率特性的性能分析174

7.6 MATLAB在频率法中的应用177

7.6.1求取和绘制频率响应曲线相关的函数177

7.6.2应用实例178

7.7频率法的稳定性分析182

7.7.1 Nyquist稳定判据182

7.7.2稳定裕度184

7.7.3 MATLAB在稳定性分析中的应用185

7.8综合实例及MATLAB/Simulink应用189

习题190

第8章 控制系统校正与综合192

8.1引言192

8.2控制系统校正与综合基础192

8.2.1控制系统性能指标192

8.2.2控制系统校正概述193

8.3 PID控制器设计及MATLAB/Simulink应用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积分（I）控制198

8.3.5比例积分（PI）控制199

8.3.6比例积分微分（PID）控制200

8.3.7 PID控制器参数整定201

8.4控制系统校正的根轨迹法210

8.4.1基于根轨迹法的超前校正211

8.4.2基于根轨迹法的滞后校正211

8.4.3基于根轨迹法的超前滞后校正212

8.4.4 MATLAB/Simulink在根轨迹法校正中的应用212

8.5控制系统校正的频率响应法219

8.5.1基于频率法的超前校正220

8.5.2基于频率法的滞后校正220

8.5.3 MATLAB/Simulink在频率响应法校正中的应用221

8.6综合实例及 MATLAB/Simulink应用225

习题230

第9章 线性系统状态空间分析232

9.1引言232

9.2线性系统状态空间基础232

9.2.1状态空间基本概念232

9.2.2状态空间实现234

9.2.3状态空间的标准型241

9.2.4状态方程求解244

9.2.5 MATLAB/Simulink在线性系统状态空间描述中的应用249

9.3线性系统的状态可控性与状态可观性255

9.3.1状态可控性255

9.3.2状态可观性256

9.3.3对偶系统和对偶原理257

9.3.4可控标准型和可观标准型258

9.3.5 MATLAB在可控和可观标准型中的应用261

9.4线性系统稳定性分析265

9.4.1稳定性分析基础265

9.4.2李雅普诺夫稳定性分析266

9.4.3 MATLAB/Simulink在李雅普诺夫稳定性分析中的应用269

9.5综合实例及MATLAB/Simulink应用269

习题273

第10章 线性系统状态空间设计275

10.1引言275

10.2状态反馈与极点配置275

10.2.1状态反馈275

10.2.2输出反馈276

10.2.3极点配置277

10.2.4 MATLAB/Simulink在极点配置中的应用279

10.3状态观测器283

10.3.1状态观测器的基本概念283

10.3.2全维状态观测器285

10.3.3降维状态观测器289

10.3.4 MATLAB/Simulink在状态观测器设计中的应用291

10.4综合实例及MATLAB/Simulink应用293

习题298

第11章 非线性系统300

11.1引言300

11.2非线性系统概述300

11.2.1非线性控制理论发展概况300

11.2.2典型非线性特性301

11.2.3 Simulink中的非线性模块302

11.3相平面法304

11.3.1相平面法基础知识305

11.3.2 MATLAB/Simulink在相轨迹图绘制中的应用306

11.4描述函数法312

11.4.1描述函数基本概念312

11.4.2描述函数定义313

11.4.3描述函数的计算314

11.4.4非线性系统的稳定性分析315

11.5 MATLAB/Simulink在非线性系统分析中的应用316

11.6综合实例及MATLAB/Simulink应用319

习题323

第12章 离散控制系统324

12.1引言324

12.2离散控制系统基本概念324

12.2.1离散控制系统概述324

12.2.2离散信号的数学描述326

12.3离散控制系统的研究方法329

12.3.1线性连续与离散控制系统研究方法类比329

12.3.2 MATLAB中的离散控制系统相关的函数330

12.4 Z变换331

12.4.1离散信号的Z变换331

12.4.2 Z变换与Z反变换常用方法333

12.5离散控制系统数学模型336

12.5.1离散系统时域数学模型336

12.5.2离散系统频域数学模型337

12.6离散控制系统性能分析343

12.6.1稳定性分析343

12.6.2静态误差分析345

12.6.3动态特性分析346

12.6.4 MATLAB/Simulink在离散系统性能分析中的应用348

12.7综合实例及MATLAB/Simulink应用360

习题364

第13章最优控制系统367

13.1引言367

13.2最优控制问题的描述367

13.3线性二次型最优控制问题368

13.4 MATLAB/Simulink在线性二次型最优控制中的应用369

13.5综合实例及MATLAB/Simulink应用369

习题373

附录A控制系统相关的MATLAB函数374

附录B Simulink模块库378

参考文献392