作者：张磊
页数：240
出版社：电子工业出版社
出版日期：2018
ISBN：9787121343094
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内容简介
本书从应用角度出发，全面系统地介绍了MATLAB软件及其在自动控制中的应用。全书通过大量实际应用案例详细阐述利用MATLAB进行控制系统分析与设计的方法。 全书内容精练、实用，案例典型，图文并茂，是教学团队多年实践教学成果的总结。
作者简介
张磊，副教授，中国海洋大学工程学院骨干教师，青岛海艺自动化技术有限公司执行董事，长期从事自动化及工业机器人技术方向的教育培训，具有丰富的实践经验。
本书特色
本书从应用角度出发，全面系统地介绍了MATLAB软件及其在自动控制中的应用。全书通过大量实际应用案例详细阐述利用MATLAB进行控制系统分析与设计的方法。 全书内容精练、实用，案例典型，图文并茂，是教学团队多年实践教学成果的总结。
目录
目 录
绪论―教学与学习建议 – 1 –
第1章 控制系统仿真概述 – 4 –
1．1 系统仿真概述 – 4 –
1．2 MATLAB简介 – 6 –
1．3 MATLAB基本操作 – 8 –
1．3．1 MATLAB R2014a的启动 – 8 –
1．3．2 基本操作界面 – 8 –
1．4 MATLAB操作实例 – 12 –
课后习题1 – 14 –
第2章 MATLAB矩阵及其基本操作 – 15 –
2．1 矩阵及其操作 – 16 –
2．1．1 矩阵的创建 – 16 –
2．1．2 矩阵的属性 – 17 –
2．1．3 创建特殊矩阵 – 17 –
2．1．4 矩阵操作 – 18 –
2．2 矩阵运算 – 19 –
2．2．1 矩阵加、减运算 – 19 –
2．2．2 矩阵的点运算 – 19 –
2．2．3 矩阵乘运算 – 20 –
2．2．4 矩阵的一些特殊运算 – 21 –
2．3 多维矩阵及其操作 – 22 –
2．3．1 通过指定索引把二维矩阵扩展为多维矩阵 – 22 –
2．3．2 使用内联函数创建多维矩阵 – 23 –
2．3．3 使用cat函数进行链接创建 – 23 –
2．4 结构体和元胞数组 – 24 –
2．4．1 结构体的创建 – 24 –
2．4．2 元胞数组 – 26 –
2．5 字符串 – 28 –
2．6 关系运算 – 28 –
课后习题2 – 29 –
第3章 MATLAB数学运算基础 – 30 –
3．1 矩阵的基本运算 – 31 –
3．1．1 矩阵的逆 – 31 –
3．1．2 矩阵的特征值和特征向量 – 32 –
3．2 线性方程组的求解方法 – 32 –
3．3 多项式运算 – 34 –
3．3．1 使用roots函数求多项式的根 – 34 –
3．3．2 使用conv函数进行多项式乘运算 – 35 –
3．3．3 使用deconv函数进行多项式除运算 – 35 –
3．3．4 多项式微分 – 36 –
3．4 多项式曲线拟合 – 36 –
3．5 数据统计 – 37 –
课后习题3 – 42 –
第4章 M文件与MATLAB编程基础 – 43 –
4．1 MATLAB的M文件 – 43 –
4．1．1 M文件的创建和编辑 – 44 –
4．1．2 编辑器窗口说明 – 45 –
4．2 MATLAB控制语句 – 46 –
4．2．1 分支控制语句 – 46 –
4．2．2 循环控制语句 – 49 –
课后习题4 – 50 –
第5章 函数与外部数据操作 – 52 –
5．1 M文件（函数） – 52 –
5．1．1 函数类型 – 52 –
5．1．2 参数传递 – 55 –
5．2 外部数据操作 – 56 –
5．2．1 MATLAB的外部数据操作 – 57 –
5．2．2 使用窗口操作实现文件数据读取 – 58 –
5．2．3 MATLAB程序中获取用户输入数据 – 60 –
5．2．4 MATLAB程序中日期和时间的使用 – 61 –
课后习题5 – 62 –
第6章 MATLAB的绘图及图像处理 – 63 –
6．1 MATLAB的绘图 – 63 –
6．1．1 二维图形 – 65 –
6．1．2 三维图形 – 79 –
6．2 MATLAB的图像处理 – 86 –
6．2．1 颜色 – 86 –
6．2．2 光照效果 – 87 –
课后习题6 – 88 –
第7章 交互式仿真工具Simulink – 89 –
7．1 Simulink简介 – 89 –
7．2 Simulink的模块库浏览界面 – 90 –
7．3 Simulink建模与仿真 – 95 –
7．3．1 Simulink建模与仿真的步骤 – 95 –
7．3．2 Simulink模块的基本操作 – 96 –
7．3．3 Simulink仿真参数的设置 – 97 –
7．4 仿真结果的运行、观察和调试 – 101 –
7．4．1 使用菜单运行仿真 – 102 –
7．4．2 使用命令进行仿真 – 102 –
7．4．3 观察并分析仿真结果 – 104 –
7．4．4 仿真的调试方法 – 106 –
7．5 Simulink的自定义功能模块 – 108 –
课后习题7 – 108 –
第8章 控制系统模型的定义 – 110 –
8．1 自动控制系统 – 111 –
8．1．1 开环控制与闭环控制 – 111 –
8．1．2 自动控制理论概要 – 112 –
8．1．3 自动控制系统中的术语和定义 – 112 –
8．2 控制系统仿真概述 – 113 –
8．2．1 建立数学模型的实验方法简介 – 113 –
8．2．2 建立数学模型的方法 – 113 –
8．2．3 控制系统模型引言 – 114 –
8．3 模型的描述、生成与封装 – 114 –
8．3．1 传递函数模型的描述（tf模型） – 114 –
8．3．2 零极点模型的描述（zpk模型） – 116 –
8．3．3 状态空间模型的描述（ss模型） – 117 –
8．3．4 线性定常系统LTI模型的生成 – 117 –
8．4 控制系统数学模型的转换和连接 – 120 –
8．4．1 系统模型的转换 – 120 –
8．4．2 系统模型的连接 – 122 –
课后习题8 – 125 –
第9章 控制系统的稳定性分析 – 127 –
9．1 控制系统的稳定性分析 – 128 –
9．1．1 直接判别法 – 129 –
9．1．2 绘制零极点图进行判断 – 130 –
9．2 绘制系统的响应曲线 – 131 –
9．2．1 阶跃响应函数 – 132 –
9．2．2 脉冲响应函数 – 135 –
9．2．3 零输入响应函数 – 137 –
9．2．4 输入信号的产生及应用 – 139 –
9．2．5 使用Simulink实现时域响应分析 – 140 –
课后习题9 – 143 –
第10章 控制系统的时域分析 – 144 –
10．1 系统的阶跃响应分析 – 145 –
10．2 MATLAB系统分析工具LTI Viewer – 156 –
10．3 控制系统的稳态误差 – 158 –
课后习题10 – 163 –
第11章 控制系统的根轨迹分析 – 165 –
11．1 根轨迹法基础 – 166 –
11．1．1 分析的基本原理 – 166 –
11．1．2 使用MATLAB函数绘制根轨迹图 – 169 –
11．2 根轨迹法分析系统 – 173 –
11．2．1 增加开环零极点对根轨迹的影响 – 173 –
11．2．2 利用根轨迹法分析系统的暂态特性 – 178 –
11．3 MATLAB在根轨迹分析中的综合应用(rltool) – 179 –
11．3．1 图形界面工具rltool – 179 –
11．3．2 综合应用实例 – 182 –
课后习题11 – 185 –
第12章 控制系统的频域分析 – 187 –
12．1 频域分析法基础 – 187 –
12．1．1 分析的基本原理 – 187 –
12．1．2 频率响应和频率特性 – 188 –
12．2 MATLAB频域分析法―频率特性图 – 189 –
12．2．1 奈奎斯特图的绘制 – 189 –
12．2．2 奈奎斯特图判稳 – 190 –
12．2．3 伯德图的绘制 – 192 –
12．3 系统的相对稳定性和稳定裕度 – 195 –
12．3．1 幅值裕度和相角裕度 – 195 –
12．3．2 幅值裕度和相角裕度获取方法 – 195 –
课后习题12 – 197 –
第13章 PID控制器设计与应用 – 200 –
13．1 串联校正与反馈校正 – 200 –
13．1．1 串联校正 – 200 –
13．1．2 反馈校正 – 204 –
13．2 PID校正概述 – 205 –
13．3 PID控制器设计与参数整定 – 211 –
13．4 PID Tuner控制器设计 – 214 –
课后习题13 – 219 –
第14章 MATLAB图形用户界面GUI – 221 –
课后习题14 – 226 –
参 考 文 献 – 227
绪论―教学与学习建议 – 1 –
第1章 控制系统仿真概述 – 4 –
1．1 系统仿真概述 – 4 –
1．2 MATLAB简介 – 6 –
1．3 MATLAB基本操作 – 8 –
1．3．1 MATLAB R2014a的启动 – 8 –
1．3．2 基本操作界面 – 8 –
1．4 MATLAB操作实例 – 12 –
课后习题1 – 14 –
第2章 MATLAB矩阵及其基本操作 – 15 –
2．1 矩阵及其操作 – 16 –
2．1．1 矩阵的创建 – 16 –
2．1．2 矩阵的属性 – 17 –
2．1．3 创建特殊矩阵 – 17 –
2．1．4 矩阵操作 – 18 –
2．2 矩阵运算 – 19 –
2．2．1 矩阵加、减运算 – 19 –
2．2．2 矩阵的点运算 – 19 –
2．2．3 矩阵乘运算 – 20 –
2．2．4 矩阵的一些特殊运算 – 21 –
2．3 多维矩阵及其操作 – 22 –
2．3．1 通过指定索引把二维矩阵扩展为多维矩阵 – 22 –
2．3．2 使用内联函数创建多维矩阵 – 23 –
2．3．3 使用cat函数进行链接创建 – 23 –
2．4 结构体和元胞数组 – 24 –
2．4．1 结构体的创建 – 24 –
2．4．2 元胞数组 – 26 –
2．5 字符串 – 28 –
2．6 关系运算 – 28 –
课后习题2 – 29 –
第3章 MATLAB数学运算基础 – 30 –
3．1 矩阵的基本运算 – 31 –
3．1．1 矩阵的逆 – 31 –
3．1．2 矩阵的特征值和特征向量 – 32 –
3．2 线性方程组的求解方法 – 32 –
3．3 多项式运算 – 34 –
3．3．1 使用roots函数求多项式的根 – 34 –
3．3．2 使用conv函数进行多项式乘运算 – 35 –
3．3．3 使用deconv函数进行多项式除运算 – 35 –
3．3．4 多项式微分 – 36 –
3．4 多项式曲线拟合 – 36 –
3．5 数据统计 – 37 –
课后习题3 – 42 –
第4章 M文件与MATLAB编程基础 – 43 –
4．1 MATLAB的M文件 – 43 –
4．1．1 M文件的创建和编辑 – 44 –
4．1．2 编辑器窗口说明 – 45 –
4．2 MATLAB控制语句 – 46 –
4．2．1 分支控制语句 – 46 –
4．2．2 循环控制语句 – 49 –
课后习题4 – 50 –
第5章 函数与外部数据操作 – 52 –
5．1 M文件（函数） – 52 –
5．1．1 函数类型 – 52 –
5．1．2 参数传递 – 55 –
5．2 外部数据操作 – 56 –
5．2．1 MATLAB的外部数据操作 – 57 –
5．2．2 使用窗口操作实现文件数据读取 – 58 –
5．2．3 MATLAB程序中获取用户输入数据 – 60 –
5．2．4 MATLAB程序中日期和时间的使用 – 61 –
课后习题5 – 62 –
第6章 MATLAB的绘图及图像处理 – 63 –
6．1 MATLAB的绘图 – 63 –
6．1．1 二维图形 – 65 –
6．1．2 三维图形 – 79 –
6．2 MATLAB的图像处理 – 86 –
6．2．1 颜色 – 86 –
6．2．2 光照效果 – 87 –
课后习题6 – 88 –
第7章 交互式仿真工具Simulink – 89 –
7．1 Simulink简介 – 89 –
7．2 Simulink的模块库浏览界面 – 90 –
7．3 Simulink建模与仿真 – 95 –
7．3．1 Simulink建模与仿真的步骤 – 95 –
7．3．2 Simulink模块的基本操作 – 96 –
7．3．3 Simulink仿真参数的设置 – 97 –
7．4 仿真结果的运行、观察和调试 – 101 –
7．4．1 使用菜单运行仿真 – 102 –
7．4．2 使用命令进行仿真 – 102 –
7．4．3 观察并分析仿真结果 – 104 –
7．4．4 仿真的调试方法 – 106 –
7．5 Simulink的自定义功能模块 – 108 –
课后习题7 – 108 –
第8章 控制系统模型的定义 – 110 –
8．1 自动控制系统 – 111 –
8．1．1 开环控制与闭环控制 – 111 –
8．1．2 自动控制理论概要 – 112 –
8．1．3 自动控制系统中的术语和定义 – 112 –
8．2 控制系统仿真概述 – 113 –
8．2．1 建立数学模型的实验方法简介 – 113 –
8．2．2 建立数学模型的方法 – 113 –
8．2．3 控制系统模型引言 – 114 –
8．3 模型的描述、生成与封装 – 114 –
8．3．1 传递函数模型的描述（tf模型） – 114 –
8．3．2 零极点模型的描述（zpk模型） – 116 –
8．3．3 状态空间模型的描述（ss模型） – 117 –
8．3．4 线性定常系统LTI模型的生成 – 117 –
8．4 控制系统数学模型的转换和连接 – 120 –
8．4．1 系统模型的转换 – 120 –
8．4．2 系统模型的连接 – 122 –
课后习题8 – 125 –
第9章 控制系统的稳定性分析 – 127 –
9．1 控制系统的稳定性分析 – 128 –
9．1．1 直接判别法 – 129 –
9．1．2 绘制零极点图进行判断 – 130 –
9．2 绘制系统的响应曲线 – 131 –
9．2．1 阶跃响应函数 – 132 –
9．2．2 脉冲响应函数 – 135 –
9．2．3 零输入响应函数 – 137 –
9．2．4 输入信号的产生及应用 – 139 –
9．2．5 使用Simulink实现时域响应分析 – 140 –
课后习题9 – 143 –
第10章 控制系统的时域分析 – 144 –
10．1 系统的阶跃响应分析 – 145 –
10．2 MATLAB系统分析工具LTI Viewer – 156 –
10．3 控制系统的稳态误差 – 158 –
课后习题10 – 163 –
第11章 控制系统的根轨迹分析 – 165 –
11．1 根轨迹法基础 – 166 –
11．1．1 分析的基本原理 – 166 –
11．1．2 使用MATLAB函数绘制根轨迹图 – 169 –
11．2 根轨迹法分析系统 – 173 –
11．2．1 增加开环零极点对根轨迹的影响 – 173 –
11．2．2 利用根轨迹法分析系统的暂态特性 – 178 –
11．3 MATLAB在根轨迹分析中的综合应用(rltool) – 179 –
11．3．1 图形界面工具rltool – 179 –
11．3．2 综合应用实例 – 182 –
课后习题11 – 185 –
第12章 控制系统的频域分析 – 187 –
12．1 频域分析法基础 – 187 –
12．1．1 分析的基本原理 – 187 –
12．1．2 频率响应和频率特性 – 188 –
12．2 MATLAB频域分析法―频率特性图 – 189 –
12．2．1 奈奎斯特图的绘制 – 189 –
12．2．2 奈奎斯特图判稳 – 190 –
12．2．3 伯德图的绘制 – 192 –
12．3 系统的相对稳定性和稳定裕度 – 195 –
12．3．1 幅值裕度和相角裕度 – 195 –
12．3．2 幅值裕度和相角裕度获取方法 – 195 –
课后习题12 – 197 –
第13章 PID控制器设计与应用 – 200 –
13．1 串联校正与反馈校正 – 200 –
13．1．1 串联校正 – 200 –
13．1．2 反馈校正 – 204 –
13．2 PID校正概述 – 205 –
13．3 PID控制器设计与参数整定 – 211 –
13．4 PID Tuner控制器设计 – 214 –
课后习题13 – 219 –
第14章 MATLAB图形用户界面GUI – 221 –
课后习题14 – 226 –
参 考 文 献 – 227
