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MATLAB與控制系統仿真實踐-(第3版) 版權信息
- ISBN：9787512422261
- 條形碼：9787512422261 ; 978-7-5124-2226-1
- 裝幀：暫無
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
MATLAB與控制系統仿真實踐-(第3版) 本書特色
《MATLAB與控制系統仿真實踐（第3版）》一書以MATLAB R2015b為仿真平臺，以清新、簡潔的風格介紹了MATLAB語言基礎及基于MATLAB的控制系統仿真。本書在結構上包括上下兩篇共17章。上篇介紹MATLAB語言基礎；為滿足新的教學需求，還加入了MATLAB/Simulink與開源電子設計平臺Arduino的交互應用，共8章。下篇介紹控制系統的MATLAB仿真，并提供了兩個課程設計案例供學習參考，共9章。 全書結構清晰，內容翔實，圖文并茂，以豐富的實例突出實踐性，通過緊密聯系實際突出應用性。 《MATLAB與控制系統仿真實踐（第3版）》一書可作為自動控制等相關專業的教學參考用書，也可作為相關領域工程技術人員和研究人員的參考資料。書中MATLAB語言的介紹較為全面，可供MATLAB語言入門者學習參考。書中所給綜合實例則對相關課程設計、畢業設計等有重要參考價值。
MATLAB與控制系統仿真實踐-(第3版) 內容簡介
本書曾榮獲“第三屆中國大學出版社圖書獎優秀教材獎二等獎”和“2016年陜西省普通高等學校優秀教材二等獎”。 《MATLAB與控制系統仿真實踐（第3版）》一書中內容的講解通俗易懂，目前已經被國內100多家高校的老師選為教材。隨書配有課件、程序源代碼、實驗教材的電子版、綜合試題集，相關講解視頻免費放在MATLAB中文論壇上供讀者學習使用。
MATLAB與控制系統仿真實踐-(第3版) 目錄
上篇MATLAB/ Simulink基礎
第1章MATLAB環境認識與操作3
1.1MATLAB環境認識3
1.1.1命令窗口4
1.1.2命令歷史記錄(CommandHistory)窗口6
1.1.3工作空間(Workspace)窗口7
1.1.4MATLAB的幫助使用9
1.1.5圖形窗口12
1.1.6編輯/調試窗口13
1.2MATLAB Notebook及其使用14
1.2.1MATLAB Notebook的啟動14
1.2.2Notebook的菜單命令15
1.2.3輸出單元的格式控制15
1.2.4使用Mbook模板的技巧16上篇MATLAB/ Simulink基礎 第1章MATLAB環境認識與操作3 1.1MATLAB環境認識3 1.1.1命令窗口4 1.1.2命令歷史記錄(Command History)窗口6 1.1.3工作空間(Workspace)窗口7 1.1.4MATLAB的幫助使用9 1.1.5圖形窗口12 1.1.6編輯/調試窗口13 1.2MATLAB Notebook及其使用14 1.2.1MATLAB Notebook的啟動14 1.2.2Notebook的菜單命令15 1.2.3輸出單元的格式控制15 1.2.4使用Mbook模板的技巧16 本 章 小 結16 第2章MATLAB語言基礎17 2.1MATLAB語言的常量與變量17 2.1.1MATLAB語言的常量17 2.1.2MATLAB語言的變量18 2.2MATLAB語言的運算符19 2.2.1算術運算符19 2.2.2關系運算符19 2.2.3邏輯運算符19 2.3MATLAB語言的數據類型20 2.3.1MATLAB語言的數據類型概述20 2.3.2稀疏矩陣20 2.3.3單元數組24 2.3.4結構數組27 2.4MATLAB語言的基本語句結構30 2.4.1直接賦值語句30 2.4.2調用函數語句31 本 章 小 結31 第3章MATLAB的數值運算與符號運算基礎32 3.1數組與矩陣的基本操作32 3.1.1數組與矩陣的輸入32 3.1.2數組與矩陣元素的操作36 3.1.3數組與矩陣的輸出38 3.2MATLAB的基本數值運算40 3.2.1算術運算40 3.2.2關系運算44 3.2.3邏輯運算45 3.2.4運算優先級47 3.3MATLAB的基本符號運算47 3.3.1符號運算基本函數48 3.3.2符號代數方程和微分方程的求解49 3.3.3符號微積分運算52 3.3.4Laplace變換及其反變換、Z變換及其反變換53 3.3.5MuPAD Notebook簡介55 本 章 小 結56 第4章MATLAB語言的程序設計57 4.1MATLAB語言的流程結構57 4.1.1if, else和elseif組成的條件轉移結構57 4.1.2switch，case和otherwise組成的開關結構58 4.1.3while/for循環結構58 4.1.4try和catch組成的試探結構59 4.1.5MATLAB程序設計舉例60 4.2MATLAB函數的編寫63 4.2.1MATLAB函數的基本結構64 4.2.2MATLAB函數編寫舉例66 4.3MATLAB程序設計中應注意的問題69 本 章 小 結70 第5章MATLAB語言的繪圖基礎71 5.1二維圖形的繪制71 5.1.1繪制二維圖形的基本函數及示例71 5.1.2圖形的修飾及示例73 5.1.3多圖繪制函數及示例78 5.1.4特殊應用二維圖形的繪制83 5.2三維圖形的繪制85 5.2.1三維圖形繪制函數85 5.2.2三維圖形繪制舉例85 5.3圖形的圖形化編輯87 5.4符號函數繪制圖形88 5.4.1符號函數繪制圖形的函數及示例88 5.4.2符號函數的圖形化繪制方式89 本 章 小 結90 第6章MATLAB GUI程序設計初步91 6.1GUI設計工具GUIDE簡介91 6.1.1GUIDE的啟動91 6.1.2GUI的創建91 6.2GUI程序設計示例93 6.2.1“Hello World”程序的設計93 6.2.2控制系統典型環節的演示程序95 本 章 小 結99 第7章MATLAB的仿真集成環境——Simulink100 7.1Simulink概述100 7.2Simulink的基本界面操作100 7.3Simulink的功能模塊及其操作103 7.3.1Simulink的功能模塊103 7.3.2功能模塊的基本操作109 7.3.3功能模塊的連接操作111 7.4Simulink仿真環境的設置112 7.5子系統及封裝技術113 7.5.1子系統的建立114 7.5.2子系統的封裝115 7.6用Simulink建立系統模型示例118 7.7Simulink的高級應用——S函數的編寫121 7.7.1S函數的工作原理122 7.7.2S函數的設計實例127 本 章 小 結133 第8章MATLAB/Simulink與Arduino交互控制134 8.1Arduino簡介134 8.1.1Arduino及其特點134 8.1.2Arduino硬件資源135 8.1.3Arduino開發環境136 8.1.4Arduino開發舉例137 8.2MATLAB/Simulink對Arduino的開發支持140 8.2.1MATLAB/Simulink支持包的安裝140 8.2.2MATLAB對Arduino的支持(Arduino Support from MATLAB)141 8.2.3Simulink對Arduino的支持(Arduino Support from Simulink)141 8.3MATLAB/Simulink與Arduino交互控制舉例143 8.3.1MATLAB與Arduino交互控制舉例143 8.3.2Simulink與Arduino交互控制舉例146 本 章 小 結149 下篇控制系統的MATLAB仿真 第9章自動控制及其仿真概述153 9.1自動控制系統概述153 9.1.1自動控制系統的基本形式及特點153 9.1.2自動控制系統的分類154 9.1.3對自動控制系統的要求及性能評價154 9.2控制系統仿真概述154 9.2.1仿真的基本概念154 9.2.2仿真的不同分類155 9.2.3仿真技術的應用及發展156 9.2.4計算機仿真的要素及基本步驟157 9.2.5控制系統仿真軟件158 本 章 小 結158 第10章基于MATLAB的控制系統數學建模159 10.1控制系統的傳遞函數模型159 10.1.1系統傳遞函數模型簡述159 10.1.2傳遞函數的MATLAB相關函數160 10.1.3建立傳遞函數模型實例161 10.2控制系統的零極點函數模型164 10.2.1零極點函數模型簡述164 10.2.2零極點函數的MATLAB相關函數165 10.2.3建立零極點函數模型實例165 10.3控制系統的狀態空間函數模型169 10.3.1狀態空間函數模型簡述169 10.3.2狀態空間函數的MATLAB相關函數169 10.3.3建立狀態空間函數模型實例170 10.4系統模型之間的轉換172 10.4.1系統模型轉換的MATLAB相關函數172 10.4.2系統模型之間轉換實例173 10.5方框圖模型的連接化簡178 10.5.1方框圖模型的連接化簡簡述178 10.5.2系統模型連接化簡的MATLAB相關函數180 10.5.3系統模型連接化簡實例180 10.6Simulink圖形化系統建模實例184 本 章 小 結185 第11章控制系統的穩定性分析186 11.1系統穩定性的MATLAB直接判定187 11.1.1MATLAB直接判定的相關函數187 11.1.2MATLAB直接判定實例187 11.2系統穩定性的MATLAB圖形化判定190 11.2.1MATLAB圖形化判定的相關函數190 11.2.2MATLAB圖形化判定實例190 11.3MATLAB LTI Viewer穩定性判定實例192 本 章 小 結195 第12章控制系統的時域分析196 12.1控制系統的動態性能指標分析196 12.1.1控制系統的動態性能指標196 12.1.2控制系統動態性能指標MATLAB求取實例197 12.2控制系統的穩態性能指標分析204 12.2.1系統的穩態性能指標204 12.2.2控制系統穩態性能指標MATLAB求取實例204 12.3MATLAB時域響應仿真的典型函數應用207 12.3.1MATLAB時域響應仿真的典型函數207 12.3.2MATLAB時域響應仿真的典型函數應用實例207 12.4MATLAB/Simulink圖形化時域分析212 12.4.1MATLAB LTI Viewer時域分析實例212 12.4.2Simulink時域分析實例215 本 章 小 結217 第13章控制系統的根軌跡分析與校正218 13.1控制系統的根軌跡法分析220 13.1.1MATLAB根軌跡分析的相關函數220 13.1.2MATLAB根軌跡分析實例220 13.2控制系統的根軌跡法校正233 13.2.1根軌跡法超前校正及基于MATLAB的實例234 13.2.2根軌跡法滯后校正及基于MATLAB的實例238 13.3MATLAB圖形化根軌跡法分析與設計242 13.3.1MATLAB圖形化根軌跡法分析與設計工具rltool242 13.3.2基于圖形化工具rltool的系統分析與設計實例244 本 章 小 結246 第14章控制系統的頻域分析與校正247 14.1控制系統的頻域分析248 14.1.1頻率特性及其表示248 14.1.2MATLAB頻域分析的相關函數248 14.1.3MATLAB頻域分析實例249 14.2基于頻域法的控制系統穩定性能分析258 14.2.1頻域法的穩定性判定和穩定裕度概述258 14.2.2基于頻域法的控制系統穩定性判定相關函數259 14.2.3MATLAB頻域法穩定性判定實例260 14.3控制系統的頻域法校正266 14.3.1頻域法超前校正及基于MATLAB的實例266 14.3.2頻域法滯后校正及基于MATLAB的實例271 14.3.3頻域法滯后超前校正及基于MATLAB的實例276 本 章 小 結282 第15章控制系統的PID控制器設計283 15.1PID控制器概述283 15.2PID控制器作用分析284 15.2.1比例控制作用舉例分析284 15.2.2比例微分控制作用舉例分析285 15.2.3積分控制作用舉例分析288 15.2.4比例積分控制作用舉例分析290 15.2.5比例積分微分控制作用舉例分析291 15.3PID控制器設計舉例295 15.3.1PID控制器參數整定方法295 15.3.2PID控制器設計舉例296 本 章 小 結300 第16章非線性控制系統分析301 16.1非線性系統概述301 16.2相平面法302 16.2.1相平面法概述302 16.2.2基于MATLAB的相軌跡圖繪制示例302 16.3描述函數法304 16.3.1描述函數法概述304 16.3.2基于MATLAB的描述函數法非線性系統分析示例305 本 章 小 結307 第17章課程設計綜合實例308 17.1課程設計作品1——系統的滯后超前頻域法校正308 17.1.1設計目的308 17.1.2設計任務308 17.1.3具體要求308 17.1.4設計原理概述308 17.1.5設計方案及分析309 17.1.6結束語320 17.1.7參考文獻320 17.2課程設計作品2——系統的根軌跡法超前校正320 17.2.1設計目的320 17.2.2設計任務321 17.2.3具體要求321 17.2.4設計原理及EDA工具選擇321 17.2.5系統校正及結果分析323 17.2.6結束語328 17.2.7參考文獻328 參考文獻329信息
第1章MATLAB環境認識與操作3
1.1MATLAB環境認識3
1.1.1命令窗口4
1.1.2命令歷史記錄(CommandHistory)窗口6
1.1.3工作空間(Workspace)窗口7
1.1.4MATLAB的幫助使用9
1.1.5圖形窗口12
1.1.6編輯/調試窗口13
1.2MATLAB Notebook及其使用14
1.2.1MATLAB Notebook的啟動14
1.2.2Notebook的菜單命令15
1.2.3輸出單元的格式控制15
1.2.4使用Mbook模板的技巧16上篇MATLAB/ Simulink基礎 第1章MATLAB環境認識與操作3 1.1MATLAB環境認識3 1.1.1命令窗口4 1.1.2命令歷史記錄(Command History)窗口6 1.1.3工作空間(Workspace)窗口7 1.1.4MATLAB的幫助使用9 1.1.5圖形窗口12 1.1.6編輯/調試窗口13 1.2MATLAB Notebook及其使用14 1.2.1MATLAB Notebook的啟動14 1.2.2Notebook的菜單命令15 1.2.3輸出單元的格式控制15 1.2.4使用Mbook模板的技巧16 本 章 小 結16 第2章MATLAB語言基礎17 2.1MATLAB語言的常量與變量17 2.1.1MATLAB語言的常量17 2.1.2MATLAB語言的變量18 2.2MATLAB語言的運算符19 2.2.1算術運算符19 2.2.2關系運算符19 2.2.3邏輯運算符19 2.3MATLAB語言的數據類型20 2.3.1MATLAB語言的數據類型概述20 2.3.2稀疏矩陣20 2.3.3單元數組24 2.3.4結構數組27 2.4MATLAB語言的基本語句結構30 2.4.1直接賦值語句30 2.4.2調用函數語句31 本 章 小 結31 第3章MATLAB的數值運算與符號運算基礎32 3.1數組與矩陣的基本操作32 3.1.1數組與矩陣的輸入32 3.1.2數組與矩陣元素的操作36 3.1.3數組與矩陣的輸出38 3.2MATLAB的基本數值運算40 3.2.1算術運算40 3.2.2關系運算44 3.2.3邏輯運算45 3.2.4運算優先級47 3.3MATLAB的基本符號運算47 3.3.1符號運算基本函數48 3.3.2符號代數方程和微分方程的求解49 3.3.3符號微積分運算52 3.3.4Laplace變換及其反變換、Z變換及其反變換53 3.3.5MuPAD Notebook簡介55 本 章 小 結56 第4章MATLAB語言的程序設計57 4.1MATLAB語言的流程結構57 4.1.1if, else和elseif組成的條件轉移結構57 4.1.2switch，case和otherwise組成的開關結構58 4.1.3while/for循環結構58 4.1.4try和catch組成的試探結構59 4.1.5MATLAB程序設計舉例60 4.2MATLAB函數的編寫63 4.2.1MATLAB函數的基本結構64 4.2.2MATLAB函數編寫舉例66 4.3MATLAB程序設計中應注意的問題69 本 章 小 結70 第5章MATLAB語言的繪圖基礎71 5.1二維圖形的繪制71 5.1.1繪制二維圖形的基本函數及示例71 5.1.2圖形的修飾及示例73 5.1.3多圖繪制函數及示例78 5.1.4特殊應用二維圖形的繪制83 5.2三維圖形的繪制85 5.2.1三維圖形繪制函數85 5.2.2三維圖形繪制舉例85 5.3圖形的圖形化編輯87 5.4符號函數繪制圖形88 5.4.1符號函數繪制圖形的函數及示例88 5.4.2符號函數的圖形化繪制方式89 本 章 小 結90 第6章MATLAB GUI程序設計初步91 6.1GUI設計工具GUIDE簡介91 6.1.1GUIDE的啟動91 6.1.2GUI的創建91 6.2GUI程序設計示例93 6.2.1“Hello World”程序的設計93 6.2.2控制系統典型環節的演示程序95 本 章 小 結99 第7章MATLAB的仿真集成環境——Simulink100 7.1Simulink概述100 7.2Simulink的基本界面操作100 7.3Simulink的功能模塊及其操作103 7.3.1Simulink的功能模塊103 7.3.2功能模塊的基本操作109 7.3.3功能模塊的連接操作111 7.4Simulink仿真環境的設置112 7.5子系統及封裝技術113 7.5.1子系統的建立114 7.5.2子系統的封裝115 7.6用Simulink建立系統模型示例118 7.7Simulink的高級應用——S函數的編寫121 7.7.1S函數的工作原理122 7.7.2S函數的設計實例127 本 章 小 結133 第8章MATLAB/Simulink與Arduino交互控制134 8.1Arduino簡介134 8.1.1Arduino及其特點134 8.1.2Arduino硬件資源135 8.1.3Arduino開發環境136 8.1.4Arduino開發舉例137 8.2MATLAB/Simulink對Arduino的開發支持140 8.2.1MATLAB/Simulink支持包的安裝140 8.2.2MATLAB對Arduino的支持(Arduino Support from MATLAB)141 8.2.3Simulink對Arduino的支持(Arduino Support from Simulink)141 8.3MATLAB/Simulink與Arduino交互控制舉例143 8.3.1MATLAB與Arduino交互控制舉例143 8.3.2Simulink與Arduino交互控制舉例146 本 章 小 結149 下篇控制系統的MATLAB仿真 第9章自動控制及其仿真概述153 9.1自動控制系統概述153 9.1.1自動控制系統的基本形式及特點153 9.1.2自動控制系統的分類154 9.1.3對自動控制系統的要求及性能評價154 9.2控制系統仿真概述154 9.2.1仿真的基本概念154 9.2.2仿真的不同分類155 9.2.3仿真技術的應用及發展156 9.2.4計算機仿真的要素及基本步驟157 9.2.5控制系統仿真軟件158 本 章 小 結158 第10章基于MATLAB的控制系統數學建模159 10.1控制系統的傳遞函數模型159 10.1.1系統傳遞函數模型簡述159 10.1.2傳遞函數的MATLAB相關函數160 10.1.3建立傳遞函數模型實例161 10.2控制系統的零極點函數模型164 10.2.1零極點函數模型簡述164 10.2.2零極點函數的MATLAB相關函數165 10.2.3建立零極點函數模型實例165 10.3控制系統的狀態空間函數模型169 10.3.1狀態空間函數模型簡述169 10.3.2狀態空間函數的MATLAB相關函數169 10.3.3建立狀態空間函數模型實例170 10.4系統模型之間的轉換172 10.4.1系統模型轉換的MATLAB相關函數172 10.4.2系統模型之間轉換實例173 10.5方框圖模型的連接化簡178 10.5.1方框圖模型的連接化簡簡述178 10.5.2系統模型連接化簡的MATLAB相關函數180 10.5.3系統模型連接化簡實例180 10.6Simulink圖形化系統建模實例184 本 章 小 結185 第11章控制系統的穩定性分析186 11.1系統穩定性的MATLAB直接判定187 11.1.1MATLAB直接判定的相關函數187 11.1.2MATLAB直接判定實例187 11.2系統穩定性的MATLAB圖形化判定190 11.2.1MATLAB圖形化判定的相關函數190 11.2.2MATLAB圖形化判定實例190 11.3MATLAB LTI Viewer穩定性判定實例192 本 章 小 結195 第12章控制系統的時域分析196 12.1控制系統的動態性能指標分析196 12.1.1控制系統的動態性能指標196 12.1.2控制系統動態性能指標MATLAB求取實例197 12.2控制系統的穩態性能指標分析204 12.2.1系統的穩態性能指標204 12.2.2控制系統穩態性能指標MATLAB求取實例204 12.3MATLAB時域響應仿真的典型函數應用207 12.3.1MATLAB時域響應仿真的典型函數207 12.3.2MATLAB時域響應仿真的典型函數應用實例207 12.4MATLAB/Simulink圖形化時域分析212 12.4.1MATLAB LTI Viewer時域分析實例212 12.4.2Simulink時域分析實例215 本 章 小 結217 第13章控制系統的根軌跡分析與校正218 13.1控制系統的根軌跡法分析220 13.1.1MATLAB根軌跡分析的相關函數220 13.1.2MATLAB根軌跡分析實例220 13.2控制系統的根軌跡法校正233 13.2.1根軌跡法超前校正及基于MATLAB的實例234 13.2.2根軌跡法滯后校正及基于MATLAB的實例238 13.3MATLAB圖形化根軌跡法分析與設計242 13.3.1MATLAB圖形化根軌跡法分析與設計工具rltool242 13.3.2基于圖形化工具rltool的系統分析與設計實例244 本 章 小 結246 第14章控制系統的頻域分析與校正247 14.1控制系統的頻域分析248 14.1.1頻率特性及其表示248 14.1.2MATLAB頻域分析的相關函數248 14.1.3MATLAB頻域分析實例249 14.2基于頻域法的控制系統穩定性能分析258 14.2.1頻域法的穩定性判定和穩定裕度概述258 14.2.2基于頻域法的控制系統穩定性判定相關函數259 14.2.3MATLAB頻域法穩定性判定實例260 14.3控制系統的頻域法校正266 14.3.1頻域法超前校正及基于MATLAB的實例266 14.3.2頻域法滯后校正及基于MATLAB的實例271 14.3.3頻域法滯后超前校正及基于MATLAB的實例276 本 章 小 結282 第15章控制系統的PID控制器設計283 15.1PID控制器概述283 15.2PID控制器作用分析284 15.2.1比例控制作用舉例分析284 15.2.2比例微分控制作用舉例分析285 15.2.3積分控制作用舉例分析288 15.2.4比例積分控制作用舉例分析290 15.2.5比例積分微分控制作用舉例分析291 15.3PID控制器設計舉例295 15.3.1PID控制器參數整定方法295 15.3.2PID控制器設計舉例296 本 章 小 結300 第16章非線性控制系統分析301 16.1非線性系統概述301 16.2相平面法302 16.2.1相平面法概述302 16.2.2基于MATLAB的相軌跡圖繪制示例302 16.3描述函數法304 16.3.1描述函數法概述304 16.3.2基于MATLAB的描述函數法非線性系統分析示例305 本 章 小 結307 第17章課程設計綜合實例308 17.1課程設計作品1——系統的滯后超前頻域法校正308 17.1.1設計目的308 17.1.2設計任務308 17.1.3具體要求308 17.1.4設計原理概述308 17.1.5設計方案及分析309 17.1.6結束語320 17.1.7參考文獻320 17.2課程設計作品2——系統的根軌跡法超前校正320 17.2.1設計目的320 17.2.2設計任務321 17.2.3具體要求321 17.2.4設計原理及EDA工具選擇321 17.2.5系統校正及結果分析323 17.2.6結束語328 17.2.7參考文獻328 參考文獻329信息
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MATLAB與控制系統仿真實踐-(第3版) 作者簡介
趙廣元，西安郵電大學副教授，碩士生導師。已出版圖書：《MATLAB與控制系統仿真實踐》（第1、2版）、《Proteus輔助的單片機原理實踐：基礎設計、課程設計和畢業設計》。
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