內容簡介
本書以MATLAB為工具，系統地闡述了控制系統CAD的有關概念，概括了控制系統分析與設計中的主要內容。全書共分7章，第1～2章從套用角度介紹了MATLAB語言的基礎知識和控制系統工具箱函式以及仿真工具Simulink的使用方法；第3～6章按照控制理論體系，依次講述了如何利用MATLAB和Simulink進行控制系統的模型建立、特性分析、時域回響分析和復頻域分析等；第7章介紹了控制系統的頻域設計法和狀態空間設計法、系統仿真以及結果分析等。
章節目錄
第2版前言
第1版前言
第1章概述1
1 1控制系統CAD的發展概況1
1 2系統、模型與仿真2
1 2 1系統2
1 2 2模型3
1 2 3仿真3
1 3控制理論與控制系統CAD4
習題15
第2章MATLAB與Simulink簡介6
2 1MATLAB的基礎知識6
2 1 1MATLAB語言系統6
2 1 2MATLAB的運算11
2 1 3MATLAB的繪圖19
2 1 4MATLAB循環與轉移控制23
2 2MATLAB的控制系統工具箱函式26
2 2 1模型建立函式26
2 2 2模型轉換及參數獲取函式31
2 2 3模型特性函式35
2 2 4時域回響函式38
2 2 5頻域回響函式40
2 2 6根軌跡函式47
2 2 7估計器/調節器設計函式50
2 3仿真工具Simulink簡介53
2 3 1Simulink界面53
2 3 2控制系統動態結構圖模型建立59
2 3 3利用Simulink進行數字仿真64
習題277
第3章控制系統的數學模型79
3 1系統建模的方法79
3 1 1解析法建立數學模型79
3 1 2實驗法建立數學模型79
3 2數學模型的幾種形式及模型間的
轉換80
3 2 1數學模型的形式80
3 2 2模型之間的轉換81
3 3複雜模型的處理方法86
3 3 1Simulink建模方法86
3 3 2非線性系統的線性化86
習題389
第4章控制系統的特性分析91
4 1穩定性分析91
4 1 1直接求根判定系統穩定性91
4 1 2繪製系統零點、極點圖判定
穩定性93
4 1 3Lyapunov穩定性判據94
4 2能控能觀性分析95
4 2 1能控能觀性判定95
4 2 2能控性和能觀性的對偶關係98
4 2 3系統的結構分解98
4 2 4狀態空間表達式的能控標準型
和能觀標準型101
4 2 5能控性和能觀性與傳遞函式
之間的關係105
習題4106
第5章控制系統的時域分析107
5 1控制系統時域回響解的表達107
5 1 1線性系統的數學模型107
5 1 2線性定常系統時域回響解108
5 1 3非線性系統時域回響111
5 2階躍回響分析111
5 2 1暫態回響性能指標112
5 2 2穩態回響性能指標112
5 2 3基於MATLAB的時域特性
分析113
5 3脈衝回響分析117
5 3 1基於MATLAB的脈衝
回響分析117
5 3 2MATLAB中的圖形工具
LTI Viewer120
5 4二階系統分析123
5 4 1二階系統的單位階躍回響123
5 4 2二階系統的單位脈衝回響126
5 5遲後系統的時域回響分析128
5 5 1遲後系統的近似時域分析128
5 5 2利用Simulink對遲後系統進行
時域分析131
習題5131
第6章復頻域分析133
6 1根軌跡分析133
6 1 1根軌跡的定義133
6 1 2連續系統的根軌跡134
6 1 3離散系統和時間延遲系統的根
軌跡137
6 1 4控制系統的性能分析139
6 2頻域分析與奈氏圖142
6 2 1頻率特性的概念及表示方法142
6 2 2連續系統的奈氏圖143
6 2 3離散系統的奈氏圖146
6 2 4基於MATLAB的奈氏圖分析148
6 3Bode圖分析152
6 3 1連續系統的Bode圖152
6 3 2基於MATLAB的動態性能
分析155
6 3 3複雜系統的Bode圖157
6 3 4離散系統的Bode圖158
6 3 5最小相位系統與非最小相位
系統158
6 4Nichols圖分析159
6 4 1基於MATLAB Nichols圖的
分析159
6 4 2基於MATLAB Nichols圖的
設計163
6 5閉環頻域回響特性167
6 5 1閉環頻域回響的性能指標167
6 5 2控制系統的閉環頻域回響167
6 5 3基於MATLAB的閉環系統性能
分析169
習題6173
第7章控制系統設計方法175
7 1串聯校正175
7 1 1相位超前校正175
7 1 2相位滯後校正179
7 1 3相位超前滯後校正183
7 2反饋校正186
7 3PID控制器設計189
7 3 1PID控制器的控制特性189
7 3 2PID控制器的參數整定194
7 3 3PID控制器參數的智慧型整定
（參數最佳化方法）200
7 4狀態反饋與極點配置200
7 4 1狀態反饋200
7 4 2極點配置控制器設計201
7 5狀態觀測器與基於觀測器的極點
配置206
7 5 1全階狀態觀測器206
7 5 2最小階狀態觀測器208
7 6線性二次型最優控制212
7 6 1線性二次型最優控制策略212
7 6 2線性二次型調節器問題214
習題7218
附錄220
附錄AMATLAB常用命令函式參考220
附錄BMATLAB工具箱函式參考229
參考文獻245
