MATLAB與控制系統模擬實踐(第3版)（簡體書）

《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。

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》。

本書曾榮獲“第三屆中國大學出版社圖書獎教材獎二等獎”和“2016年陜西省普通高等學校教材二等獎”。

上篇MATLAB/ Simulink基礎第1章MATLAB環境認識與操作31.1MATLAB環境認識31.1.1命令窗口41.1.2命令歷史記錄(CommandHistory)窗口61.1.3工作空間(Workspace)窗口71.1.4MATLAB的幫助使用91.1.5圖形窗口121.1.6編輯/調試窗口131.2MATLAB Notebook及其使用141.2.1MATLAB Notebook的啟動141.2.2Notebook的菜單命令151.2.3輸出單元的格式控制151.2.4使用Mbook模板的技巧16本章 小 結16第2章MATLAB語言基礎172.1MATLAB語言的常量與變量172.1.1MATLAB語言的常量172.1.2MATLAB語言的變量182.2MATLAB語言的運算符192.2.1算術運算符192.2.2關系運算符192.2.3邏輯運算符192.3MATLAB語言的數據類型202.3.1MATLAB語言的數據類型概述202.3.2稀疏矩陣202.3.3單元數組242.3.4結構數組272.4MATLAB語言的基本語句結構302.4.1直接賦值語句302.4.2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323.1數組與矩陣的基本操作323.1.1數組與矩陣的輸入323.1.2數組與矩陣元素的操作363.1.3數組與矩陣的輸出383.2MATLAB的基本數值運算403.2.1算術運算403.2.2關系運算443.2.3邏輯運算453.2.4運算優先級473.3MATLAB的基本符號運算473.3.1符號運算基本函數483.3.2符號代數方程和微分方程的求解493.3.3符號微積分運算523.3.4Laplace變換及其反變換、Z變換及其反變換533.3.5MuPAD Notebook簡介55本章 小 結56第4章MATLAB語言的程序設計574.1MATLAB語言的流程結構574.1.1if, else和elseif組成的條件轉移結構574.1.2switch，case和otherwise組成的開關結構584.1.3while/for循環結構584.1.4try和catch組成的試探結構594.1.5MATLAB程序設計舉例604.2MATLAB函數的編寫634.2.1MATLAB函數的基本結構644.2.2MATLAB函數編寫舉例664.3MATLAB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715.1二維圖形的繪制715.1.1繪制二維圖形的基本函數及示例715.1.2圖形的修飾及示例735.1.3多圖繪制函數及示例785.1.4特殊應用二維圖形的繪制835.2三維圖形的繪制855.2.1三維圖形繪制函數855.2.2三維圖形繪制舉例855.3圖形的圖形化編輯875.4符號函數繪制圖形885.4.1符號函數繪制圖形的函數及示例885.4.2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916.1GUI設計工具GUIDE簡介916.1.1GUIDE的啟動916.1.2GUI的創建916.2GUI程序設計示例936.2.1“Hello World”程序的設計936.2.2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——Simulink1007.1Simulink概述1007.2Simulink的基本界面操作1007.3Simulink的功能模塊及其操作1037.3.1Simulink的功能模塊1037.3.2功能模塊的基本操作1097.3.3功能模塊的連接操作1117.4Simulink仿真環境的設置1127.5子系統及封裝技術1137.5.1子系統的建立1147.5.2子系統的封裝1157.6用Simulink建立系統模型示例1187.7Simulink的高級應用——S函數的編寫1217.7.1S函數的工作原理1227.7.2S函數的設計實例127本章 小 結133第8章MATLAB/Simulink與Arduino交互控制1348.1Arduino簡介1348.1.1Arduino及其特點1348.1.2Arduino硬件資源1358.1.3Arduino開發環境1368.1.4Arduino開發舉例1378.2MATLAB/Simulink對Arduino的開發支持1408.2.1MATLAB/Simulink支持包的安裝1408.2.2MATLAB對Arduino的支持(ArduinoSupport from MATLAB)1418.2.3Simulink對Arduino的支持(ArduinoSupport from Simulink)1418.3MATLAB/Simulink與Arduino交互控制舉例1438.3.1MATLAB與Arduino交互控制舉例1438.3.2Simulink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1539.1自動控制系統概述1539.1.1自動控制系統的基本形式及特點1539.1.2自動控制系統的分類1549.1.3對自動控制系統的要求及性能評價1549.2控制系統仿真概述1549.2.1仿真的基本概念1549.2.2仿真的不同分類1559.2.3仿真技術的應用及發展1569.2.4計算機仿真的要素及基本步驟1579.2.5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15910.1控制系統的傳遞函數模型15910.1.1系統傳遞函數模型簡述15910.1.2傳遞函數的MATLAB相關函數16010.1.3建立傳遞函數模型實例16110.2控制系統的零極點函數模型16410.2.1零極點函數模型簡述16410.2.2零極點函數的MATLAB相關函數16510.2.3建立零極點函數模型實例16510.3控制系統的狀態空間函數模型16910.3.1狀態空間函數模型簡述16910.3.2狀態空間函數的MATLAB相關函數16910.3.3建立狀態空間函數模型實例17010.4系統模型之間的轉換17210.4.1系統模型轉換的MATLAB相關函數17210.4.2系統模型之間轉換實例17310.5方框圖模型的連接化簡17810.5.1方框圖模型的連接化簡簡述17810.5.2系統模型連接化簡的MATLAB相關函數18010.5.3系統模型連接化簡實例18010.6Simulink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18611.1系統穩定性的MATLAB直接判定18711.1.1MATLAB直接判定的相關函數18711.1.2MATLAB直接判定實例18711.2系統穩定性的MATLAB圖形化判定19011.2.1MATLAB圖形化判定的相關函數19011.2.2MATLAB圖形化判定實例19011.3MATLAB 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19612.1控制系統的動態性能指標分析19612.1.1控制系統的動態性能指標19612.1.2控制系統動態性能指標MATLAB求取實例19712.2控制系統的穩態性能指標分析20412.2.1系統的穩態性能指標20412.2.2控制系統穩態性能指標MATLAB求取實例20412.3MATLAB時域響應仿真的典型函數應用20712.3.1MATLAB時域響應仿真的典型函數20712.3.2MATLAB時域響應仿真的典型函數應用實例20712.4MATLAB/Simulink圖形化時域分析21212.4.1MATLAB LTI Viewer時域分析實例21212.4.2Simulink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21813.1控制系統的根軌跡法分析22013.1.1MATLAB根軌跡分析的相關函數22013.1.2MATLAB根軌跡分析實例22013.2控制系統的根軌跡法校正23313.2.1根軌跡法超前校正及基于MATLAB的實例23413.2.2根軌跡法滯后校正及基于MATLAB的實例23813.3MATLAB圖形化根軌跡法分析與設計24213.3.1MATLAB圖形化根軌跡法分析與設計工具rltool24213.3.2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24714.1控制系統的頻域分析24814.1.1頻率特性及其表示24814.1.2MATLAB頻域分析的相關函數24814.1.3MATLAB頻域分析實例24914.2基于頻域法的控制系統穩定性能分析25814.2.1頻域法的穩定性判定和穩定裕度概述25814.2.2基于頻域法的控制系統穩定性判定相關函數25914.2.3MATLAB頻域法穩定性判定實例26014.3控制系統的頻域法校正26614.3.1頻域法超前校正及基于MATLAB的實例26614.3.2頻域法滯后校正及基于MATLAB的實例27114.3.3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28315.1PID控制器概述28315.2PID控制器作用分析28415.2.1比例控制作用舉例分析28415.2.2比例微分控制作用舉例分析28515.2.3積分控制作用舉例分析28815.2.4比例積分控制作用舉例分析29015.2.5比例積分微分控制作用舉例分析29115.3PID控制器設計舉例29515.3.1PID控制器參數整定方法29515.3.2PID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30116.1非線性系統概述30116.2相平面法30216.2.1相平面法概述30216.2.2基于MATLAB的相軌跡圖繪制示例30216.3描述函數法30416.3.1描述函數法概述30416.3.2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30817.1課程設計作品1——系統的滯后超前頻域法校正30817.1.1設計目的30817.1.2設計任務30817.1.3具體要求30817.1.4設計原理概述30817.1.5設計方案及分析30917.1.6結束語32017.1.7參考文獻32017.2課程設計作品2——系統的根軌跡法超前校正32017.2.1設計目的32017.2.2設計任務32117.2.3具體要求32117.2.4設計原理及EDA工具選擇32117.2.5系統校正及結果分析32317.2.6結束語32817.2.7參考文獻328參考文獻329