內容簡介
本書以先進計算機仿真軟體MATLAB/Simulink在自動控制中的套用為編寫宗旨，結合日常的教學和科研工作進行編撰。內容包括兩大部分：第一部分介紹MATLAB用於控制系統計算及仿真的有關知識；第二部分內容涵蓋經典控制理論和現代控制理論的系統仿真。全書共分9章，包括：系統仿真的基本概念、MATLAB/Simulink的基本內容及使用方法、控制系統的數學模型及其轉換、控制系統根軌跡、時域和頻域的分析與校正、控制系統狀態空間的分析與設計和控制系統的聯合仿真。每個章節先對與自動控制有關的基本概念進行簡要介紹，然後介紹MATLAB相關函式，並從實用的角度出發，通過大量典型樣例，對MATLAB/Simulink的功能、操作及其在自動控制中的套用進行詳細論述。大部分內容和例子，已在本科生有關控制理論與控制工程的教學實踐中做過實驗和驗證。
基本信息
叢書名 ：全國高等院校儀器儀表及自動化類“十二五”規劃教材
作 譯 者：王敏
出版時間：2014-01 千 字 數：410
版 次：01-01 頁 數：256
開 本：16(185*260)
裝 幀：
I S B N ：9787121217746
目 錄
第1章 概述 1
1.1 控制系統的研究方法 1
1.1.1 控制理論的發展 1
1.1.2 經典控制理論 2
1.1.3 現代控制理論 2
1.2 控制系統仿真的基本概念 2
1.2.1 控制系統的實驗方法 2
1.2.2 模型的建立及分類 3
1.2.3 仿真實驗的分類 3
1.2.4 數字仿真 4
1.3 控制系統仿真軟體及過程 5
1.3.1 仿真軟體 5
1.3.2 MATLAB仿真的優越性 6
1.3.3 仿真過程 6
1.4 仿真技術的套用及發展 7
1.4.1 仿真技術在工程中的套用 7
1.4.2 套用仿真技術的意義 8
1.4.3 仿真技術的發展趨勢 8
小結 9
習題 9
第2章 MATLAB基礎知識 10
2.1 MATLAB數據結構 10
2.1.1 數值型和邏輯型數據 10
2.1.2 字元和字元串型數據 12
2.1.3 結構體型數據 13
2.2 MATLAB基本控制流程 13
2.2.1 順序結構 14
2.2.2 選擇結構 14
2.2.3 循環結構 16
2.2.4 分支語句與其他流程控制語句 18
2.3 MATLAB的M函式設計 19
2.3.1 M函式的基本結構 20
2.3.2 M腳本式檔案與M函式式檔案的區別 23
2.3.3 M函式中的變數類型 23
2.3.4 M函式的跟蹤調試 24
2.4 MATLAB的圖形繪製 26
2.4.1 繪製二維圖形 27
2.4.2 繪製三維圖形 30
2.5 MATLAB的圖形用戶界面設計 34
小結 40
習題 40
第3章 Simulink互動式仿真集成環境 41
3.1 Simulink仿真概述 41
3.1.1 初識Simulink 41
3.1.2 在Simulink下工作 43
3.1.3 Simulink工作原理 45
3.2 Simulink模組及處理 46
3.2.1 Simulink模組庫 46
3.2.2 Simulink模組處理 47
3.3 Simulink仿真設定 48
3.3.1 求解器設定面板 49
3.3.2 數據導入/導出面板 51
3.3.3 最佳化面板 52
3.3.4 診斷面板 52
3.4 子系統與模組封裝技術 54
3.4.1 模型子系統 55
3.4.2 模組封裝技術 56
3.4.3 自定義模型庫 59
3.5 S-函式設計與套用 60
3.5.1 用m語言編寫S-函式 61
3.5.2 用C語言編寫S-函式 63
小結 66
習題 66
第4章 控制系統的數學模型 68
4.1 幾種常用數學模型 68
4.1.1 傳遞函式模型 68
4.1.2 零極點增益模型 68
4.1.3 部分分式模型 69
4.1.4 狀態空間模型 69
4.1.5 MATLAB/Simulink在數學模型建立中的套用 69
4.2 數學模型的相互轉換 75
4.2.1 由傳遞函式求狀態空間表達式 75
4.2.2 由狀態空間表達式求傳遞函式 75
4.2.3 MATLAB/Simulink在數學模型轉換中的套用 76
4.3 數學模型的連線 84
4.3.1 串聯連線 85
4.3.2 並聯連線 85
4.3.3 反饋連線 85
4.3.4 MATLAB/Simulink在數學模型連線中的套用 85
小結 91
習題 91
第5章 控制系統的時域分析 92
5.1 系統的穩定性分析 92
5.2 時域回響分析 94
5.2.1 系統的動態過程與穩態過程 94
5.2.2 時域內系統的主要性能指標 94
5.2.3 系統的時域回響分析 95
5.3 MATLAB/Simulink在時域分析中的套用 97
5.3.1 MATLAB/Simulink在控制系統建模中的套用 98
5.3.2 基於MATLAB的穩定性判斷方法 103
5.3.3 MATLAB/Simulink在系統動態特性分析中的套用 107
5.3.4 MATLAB/Simulink在求取系統穩態特性中的套用 115
5.4 LTI Viewer在時域分析中的套用 118
5.4.1 LTI Viewer命令欄主要命令介紹 119
5.4.2 LTI Viewer的套用實例 121
小結 124
習題 124
第6章 控制系統的根軌跡分析 126
6.1 根軌跡法基本概念 126
6.1.1 根軌跡方程 126
6.1.2 繪製根軌跡的基本法則 127
6.2 其他形式的根軌跡 128
6.2.1 參數根軌跡 128
6.2.2 零度根軌跡 128
6.3 MATLAB/Simulink在根軌跡分析中的套用 129
6.3.1 繪製根軌跡的函式 129
6.3.2 計算根軌跡增益函式 130
6.3.3 繪製含阻尼係數和自然頻率柵格線的系統根軌跡 131
6.4 根軌跡分析與設計工具rltool 132
6.4.1 rltool根軌跡設計視窗界面簡介 133
6.4.2 命令選單簡介 133
小結 138
習題 138
第7章 控制系統的頻域分析與校正 140
7.1 頻率特性基本概念 140
7.1.1 系統的表示 140
7.1.2 頻率特性定義 141
7.1.3 矢量表示 142
7.2 頻率特性的表示方法 142
7.2.1 極坐標頻率特性曲線 143
7.2.2 對數頻率特性曲線 143
7.2.3 對數幅相特性曲線 144
7.3 頻率分析法 144
7.3.1 開環極點與閉環極點的關係 144
7.3.2 頻域穩定性判據 145
7.4 頻率法穩定性分析 149
7.4.1 最小相位系統 149
7.4.2 原點處有開環極點的情況 149
7.4.3 非最小相位系統 151
7.5 MATLAB/Simulink在頻域分析中的套用 152
7.5.1 頻域分析的基本原理 152
7.5.2 MATLAB進行頻域分析的方法 152
7.5.3 實例分析 154
7.6 MATLAB/Simulink在頻域校正中的套用 156
7.6.1 相位超前校正 156
7.6.2 相位滯後校正 163
7.6.3 滯後-超前校正 168
7.6.4 串聯PID校正 173
小結 181
習題 181
第8章 控制系統狀態空間分析與設計 183
8.1 線性系統狀態空間基礎 183
8.1.1 狀態空間的基本概念 183
8.1.2 狀態空間表達式的標準形式 185
8.1.3 MATLAB/Simulink在狀態空間表達式中的套用 186
8.2 狀態空間表達式的解 188
8.2.1 連續系統狀態方程的解 188
8.2.2 線性定常連續系統狀態空間表達式的離散化 189
8.2.3 離散系統狀態方程的解 190
8.2.4 MATLAB/Simulink在狀態空間表達式求解中的套用 191
8.3 線性系統的狀態能控性與能觀性 192
8.3.1 線性定常連續系統狀態能控性 192
8.3.2 線性定常連續系統狀態能觀性 193
8.3.3 離散系統狀態能控性、能觀性 195
8.3.4 MATLAB/Simulink在系統能控性、能觀性分析中的套用 195
8.4 線性系統穩定性分析 200
8.4.1 概述 200
8.4.2 Lyapunov穩定性定理 200
8.4.3 Lyapunov穩定性分析 202
8.4.4 MATLAB/Simulink線上性系統穩定性分析中的套用 203
8.5 線性系統狀態空間設計 207
8.5.1 線性反饋控制系統的基本結構 208
8.5.2 極點配置 209
8.5.3 狀態觀測器 210
8.5.4 MATLAB/Simulink在狀態空間分析和設計中的套用 212
小結 217
習題 218
第9章 控制系統的聯合仿真 219
9.1 基於S-函式的仿真擴展 219
9.1.1 硬體在迴路的仿真擴展 219
9.1.2 網路分散式仿真的擴展 220
9.2 基於虛擬樣機的聯合仿真 222
9.2.1 虛擬樣機技術 222
9.2.2 聯合仿真的步驟 223
9.2.3 球棒系統的聯合仿真 224
小結 229
習題 230
附錄A 231
附錄B 235
參考文獻 248
