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简介
本书系统地介绍了MATLAB 7的基本功能、常用控制系统工具函数及其
在控制系统中的应用，突出了新版本的新增功能和特性。考虑到各学科和
各种程度的读者，尽可能做到简单实用，同时也加入了有一定难度的实例
，来提高读者的控制系统工程设计能力。
书中内容由浅入深，结合大量实例，分析了MATLAB的基础知识、编程
方法、用户界面设计，以及控制系统的分析、设计与仿真。结合实际控制
系统的实例，详细介绍了借助于MATLAB进行控制系统分析、设计的方法与
过程。
编写本书的意图是让学习和使用控制系统的读者尽快掌握使用MATLAB
提供的编程环境和工具进行控制系统的设计和仿真。书中列举大量实例来
帮助读者理解和掌握使用MATLAB编程和设计控制系统的技巧。本书具有内
容新颖、范围广阔、实用性强、简单易学等特点。
本书的电子光盘为读者提供动态的交互环境，包括了本书各章的源程
序及MATLAB操作演示视频，配合本书帮助读者更好地掌握MATLAB这个工具
。
本书可作为理工科各专业本科高年级学生、研究生学习MATLAB基础知
识和控制系统理论的辅助教材，还可以作为相关领域广大科技工作者的参
考用书。
目录
前言
第1章 MTLAB基础知识
1.1 MATLAB概况
1.1.1 MATLAB的发展历程和
影响
1.1.2 MATLAB语言的特点
1.1.3 MATLAB 7的新特点
1.1.4 MATLAB 7中的控制工具箱
及相关产品
1.2 MATLAB 7的安装
1.2.1 MATLAB 7的安装要求
1.2.2 MATLAB 7的安装方法
1.3 MATLAB 7系统运行
1.3.1 MATLAB 7的启动
1.3.2 ATLAB 7的用户界面
1.3.3 MATLAB 7的工具栏
1.3.4 MATLAB 7的窗口
1.4 MATIAB 7的文件管理
1.4.1 MATLAB的当前目录
1.4.2 MATLAB 7文件路径设置
1.5 MATLAB 7帮助系统
1.5.1 帮助窗口
1.5.2 帮助查询
第2章 MATLAB数值计算
2.1 矩阵与数组运算
2.1.1 矩阵的建立
2.1.2 矩阵与数组运算
2.2 数组函数与矩阵函数
2.2.1 基本数组函数
2.2.2 基本矩阵函数
2.2.3 几个易混淆的两种函数
运算
2.3 关系运算和逻辑运算
2.3.1 关系运算
2.3.2 逻辑运算
2.4 矩阵的分解
2.4.1 三角分解
2.4.2 正交分解
2.4.3 特征值分解
2.4.4 奇异值分解
2.5 多项式
2.5.1 多项式表达
2.5.2 多项式的运算
2.6 数据分析
2.6.1 基本统计函数指令
2.6.2 协方差阵和相关阵
2.6.3 有限差分和导数
2.6.4 数据滤波
2.7 数值分析
2.7.1 数值积分
2.7.2 微分方程的数值解
第3章 MATLAB程序设计
3.1 MATLAB程序设计基础
3.1.1 M文件的创建
3.1.2 MATLAB的脚本文件
3.1.3 MATLAB的函数文件
3.2 参数与变量
3.2.1 参数
3.2.2 全局变量和局部变量
3.3 数据类型
3.4 程序结构
3.4.1 顺序结构
3.4.2 循环结构
3.4.3 分支结构
3.5 程序流控制语句
3.5.1 echo指令
3.5.2 input指令
3.5.3 pause指令
3.5.4 keyboard指令
3.5.5 break指令
3.6 函数调用及变量传递
3.6.1 函数调用
3.6.2 参数传递
3.7 绘图
3.7.1 二维绘图
3.7.2 三维绘图
3.7.3 句柄图形
3.8 M 文件举例
第4章 MATLAB界面设计
4.1 MATLAB图形用户界面
基础
4.1.1 图形用户界面简介
4.1.2 图形用户界面对象的层次
结构
4.1.3 启动图形用户界面
4.1.4 布局编辑器
4.1.5 GuIDE模板介绍
4.2 创建图形用户界面
4.2.1 图形用户界面设计原则
4.2.2 图形用户界面创建
4.3 GUI编程
4.3.1 GUI的M文件
4.3.2 给GuI的控件响应编制
程序
4.3.3 使用句柄结构进行GUI数据
操作
4.4 GUI实例
第5章 控制系统的数学模型
5.1 传递函数模型
5.1.1 连续系统的传递函数
模型
5.1.2 离散系统的传递函数
模型
5.1.3 多变量系统的传递函数矩阵
模型
5.2 零极点模型
5.3 状态方程模型
5.3.1 连续系统的状态方程
模型
5.3.2 离散状态方程模型
5.4 不同模型对象间的相互
转换
5.4.1 LTI对象转化为传递
函数
5.4.2 将LTI对象转化为零极点
模型
5.4.3 系统的状态方程实现
5.4.4 最小实现
5.5 环节方框图模型的化简
5.5.1 串联连接的化简
5.5.2 环节并联连接的化简
5.5.3 环节反馈连接的化简
5.5.4 复杂连接结构的化简
5.6 控制系统模型的离散化
与连续化
5.6.1 连续系统模型的离散化
5.6.2 离散系统模型的连续化
第6章 控制系统的时域和频域
分析
6.1 时域分析
6.2 根轨迹分析
6.3 频域分析
6.3.1 频率响应
6.3.2 Bode(波特)图的绘制
6.3.3 Nyquist(奈奎斯特)图的
绘制
6.3 Nichols(尼科尔斯)图的
绘制
6.4 系统的稳定性分析
第7章 MATLAB的仿真集成
环境 Siffnulilll
7.1 Siffnulilll基础知识
7.1.1 Simulink的工程应用
实例
7.1.2 Simulink常用模块简介
7.1.3 Simulink的基本应用
7.1.4 Simulink的总结
7.2 Simulink的高级应用
7.2.1 子系统及其建立
7.2.2 模块封装与模块集
7.2.3 S函数、M函数及其应用
7.3 实例：单级倒立摆
第8章 控制系统的设计与仿真
8.1 控制系统的Bode图校正
8.1.1 Bode图超前校正
8.1.2 Bode图滞后校正
8.1.3 Bode图滞后超前校正
8.2 根轨迹校正方法
8.2.1 串联超前校正
8.2.2 用Rltool工具进行根轨迹
设计
8.2.3 串联滞后校正
8.3 PID校正概述
8.4 极点配置控制器设计
8.4.1 极点配置算法
8.4.2 部分极点配置问题
8.4.3 应用极点配置设计观测器
8.4.4 基于观测器的控制器设计
第9章 常用控制系统设计实例
9.1 鲁棒控制系统
9.1.1 鲁棒控制问题的一般描述
9.1.2 鲁棒控制系统设计
9.1.3 鲁棒控制系统设计实例
9.2 模型预测控制设计举例
9.2.1 动态矩阵控制(DMC)的
基本原理
9.2.2 DMC参数设计
9.2.3 预测控制设计实例
9.3 模糊控制系统
9.3.1 模糊控制系统概述
9.3.2 模糊控制系统的设计方法
9.3.3 模糊控制系统设计实例
附录A 基本命令
附录B 常用函数
附录c 工具箱函数
参考文献
第1章 MTLAB基础知识
1.1 MATLAB概况
1.1.1 MATLAB的发展历程和
影响
1.1.2 MATLAB语言的特点
1.1.3 MATLAB 7的新特点
1.1.4 MATLAB 7中的控制工具箱
及相关产品
1.2 MATLAB 7的安装
1.2.1 MATLAB 7的安装要求
1.2.2 MATLAB 7的安装方法
1.3 MATLAB 7系统运行
1.3.1 MATLAB 7的启动
1.3.2 ATLAB 7的用户界面
1.3.3 MATLAB 7的工具栏
1.3.4 MATLAB 7的窗口
1.4 MATIAB 7的文件管理
1.4.1 MATLAB的当前目录
1.4.2 MATLAB 7文件路径设置
1.5 MATLAB 7帮助系统
1.5.1 帮助窗口
1.5.2 帮助查询
第2章 MATLAB数值计算
2.1 矩阵与数组运算
2.1.1 矩阵的建立
2.1.2 矩阵与数组运算
2.2 数组函数与矩阵函数
2.2.1 基本数组函数
2.2.2 基本矩阵函数
2.2.3 几个易混淆的两种函数
运算
2.3 关系运算和逻辑运算
2.3.1 关系运算
2.3.2 逻辑运算
2.4 矩阵的分解
2.4.1 三角分解
2.4.2 正交分解
2.4.3 特征值分解
2.4.4 奇异值分解
2.5 多项式
2.5.1 多项式表达
2.5.2 多项式的运算
2.6 数据分析
2.6.1 基本统计函数指令
2.6.2 协方差阵和相关阵
2.6.3 有限差分和导数
2.6.4 数据滤波
2.7 数值分析
2.7.1 数值积分
2.7.2 微分方程的数值解
第3章 MATLAB程序设计
3.1 MATLAB程序设计基础
3.1.1 M文件的创建
3.1.2 MATLAB的脚本文件
3.1.3 MATLAB的函数文件
3.2 参数与变量
3.2.1 参数
3.2.2 全局变量和局部变量
3.3 数据类型
3.4 程序结构
3.4.1 顺序结构
3.4.2 循环结构
3.4.3 分支结构
3.5 程序流控制语句
3.5.1 echo指令
3.5.2 input指令
3.5.3 pause指令
3.5.4 keyboard指令
3.5.5 break指令
3.6 函数调用及变量传递
3.6.1 函数调用
3.6.2 参数传递
3.7 绘图
3.7.1 二维绘图
3.7.2 三维绘图
3.7.3 句柄图形
3.8 M 文件举例
第4章 MATLAB界面设计
4.1 MATLAB图形用户界面
基础
4.1.1 图形用户界面简介
4.1.2 图形用户界面对象的层次
结构
4.1.3 启动图形用户界面
4.1.4 布局编辑器
4.1.5 GuIDE模板介绍
4.2 创建图形用户界面
4.2.1 图形用户界面设计原则
4.2.2 图形用户界面创建
4.3 GUI编程
4.3.1 GUI的M文件
4.3.2 给GuI的控件响应编制
程序
4.3.3 使用句柄结构进行GUI数据
操作
4.4 GUI实例
第5章 控制系统的数学模型
5.1 传递函数模型
5.1.1 连续系统的传递函数
模型
5.1.2 离散系统的传递函数
模型
5.1.3 多变量系统的传递函数矩阵
模型
5.2 零极点模型
5.3 状态方程模型
5.3.1 连续系统的状态方程
模型
5.3.2 离散状态方程模型
5.4 不同模型对象间的相互
转换
5.4.1 LTI对象转化为传递
函数
5.4.2 将LTI对象转化为零极点
模型
5.4.3 系统的状态方程实现
5.4.4 最小实现
5.5 环节方框图模型的化简
5.5.1 串联连接的化简
5.5.2 环节并联连接的化简
5.5.3 环节反馈连接的化简
5.5.4 复杂连接结构的化简
5.6 控制系统模型的离散化
与连续化
5.6.1 连续系统模型的离散化
5.6.2 离散系统模型的连续化
第6章 控制系统的时域和频域
分析
6.1 时域分析
6.2 根轨迹分析
6.3 频域分析
6.3.1 频率响应
6.3.2 Bode(波特)图的绘制
6.3.3 Nyquist(奈奎斯特)图的
绘制
6.3 Nichols(尼科尔斯)图的
绘制
6.4 系统的稳定性分析
第7章 MATLAB的仿真集成
环境 Siffnulilll
7.1 Siffnulilll基础知识
7.1.1 Simulink的工程应用
实例
7.1.2 Simulink常用模块简介
7.1.3 Simulink的基本应用
7.1.4 Simulink的总结
7.2 Simulink的高级应用
7.2.1 子系统及其建立
7.2.2 模块封装与模块集
7.2.3 S函数、M函数及其应用
7.3 实例：单级倒立摆
第8章 控制系统的设计与仿真
8.1 控制系统的Bode图校正
8.1.1 Bode图超前校正
8.1.2 Bode图滞后校正
8.1.3 Bode图滞后超前校正
8.2 根轨迹校正方法
8.2.1 串联超前校正
8.2.2 用Rltool工具进行根轨迹
设计
8.2.3 串联滞后校正
8.3 PID校正概述
8.4 极点配置控制器设计
8.4.1 极点配置算法
8.4.2 部分极点配置问题
8.4.3 应用极点配置设计观测器
8.4.4 基于观测器的控制器设计
第9章 常用控制系统设计实例
9.1 鲁棒控制系统
9.1.1 鲁棒控制问题的一般描述
9.1.2 鲁棒控制系统设计
9.1.3 鲁棒控制系统设计实例
9.2 模型预测控制设计举例
9.2.1 动态矩阵控制(DMC)的
基本原理
9.2.2 DMC参数设计
9.2.3 预测控制设计实例
9.3 模糊控制系统
9.3.1 模糊控制系统概述
9.3.2 模糊控制系统的设计方法
9.3.3 模糊控制系统设计实例
附录A 基本命令
附录B 常用函数
附录c 工具箱函数
参考文献
MATLAB控制系统设计仿真应用
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