目 錄 緒論—教學(xué)與學(xué)習(xí)建議 - 1 - 第1章　控制系統(tǒng)仿真概述 - 4 - 1.1　系統(tǒng)仿真概述 - 4 - 1.2 MATLAB簡(jiǎn)介 - 6 - 1.3 MATLAB基本操作 - 8 - 1.3.1 MATLAB R2014a的啟動(dòng) - 8 - 1.3.2 基本操作界面 - 8 - 1.4　MATLAB操作實(shí)例 - 12 - 課后習(xí)題1 - 14 - 第2章　MATLAB矩陣及其基本操作 - 15 - 2.1　矩陣及其操作 - 16 - 2.1.1　矩陣的創(chuàng)建 - 16 - 2.1.2　矩陣的屬性 - 17 - 2.1.3　創(chuàng)建特殊矩陣 - 17 - 2.1.4　矩陣操作 - 18 - 2.2　矩陣運(yùn)算 - 19 - 2.2.1　矩陣加、減運(yùn)算 - 19 - 2.2.2　矩陣的點(diǎn)運(yùn)算 - 19 - 2.2.3　矩陣乘運(yùn)算 - 20 - 2.2.4　矩陣的一些特殊運(yùn)算 - 21 - 2.3　多維矩陣及其操作 - 22 - 2.3.1　通過(guò)指定索引把二維矩陣擴(kuò)展為多維矩陣 - 22 - 2.3.2　使用內(nèi)聯(lián)函數(shù)創(chuàng)建多維矩陣 - 23 - 2.3.3　使用cat函數(shù)進(jìn)行鏈接創(chuàng)建 - 23 - 2.4　結(jié)構(gòu)體和元胞數(shù)組 - 24 - 2.4.1　結(jié)構(gòu)體的創(chuàng)建 - 24 - 2.4.2　元胞數(shù)組 - 26 - 2.5　字符串 - 28 - 2.6　關(guān)系運(yùn)算 - 28 - 課后習(xí)題2 - 29 - 第3章　MATLAB數(shù)學(xué)運(yùn)算基礎(chǔ) - 30 - 3.1　矩陣的基本運(yùn)算 - 31 - 3.1.1　矩陣的逆 - 31 - 3.1.2　矩陣的特征值和特征向量 - 32 - 3.2　線性方程組的求解方法 - 32 - 3.3　多項(xiàng)式運(yùn)算 - 34 - 3.3.1　使用roots函數(shù)求多項(xiàng)式的根 - 34 - 3.3.2　使用conv函數(shù)進(jìn)行多項(xiàng)式乘運(yùn)算 - 35 - 3.3.3　使用deconv函數(shù)進(jìn)行多項(xiàng)式除運(yùn)算 - 35 - 3.3.4　多項(xiàng)式微分 - 36 - 3.4　多項(xiàng)式曲線擬合 - 36 - 3.5　數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì) - 37 - 課后習(xí)題3 - 42 - 第4章　M文件與MATLAB編程基礎(chǔ) - 43 - 4.1 MATLAB的M文件 - 43 - 4.1.1 M文件的創(chuàng)建和編輯 - 44 - 4.1.2　編輯器窗口說(shuō)明 - 45 - 4.2 MATLAB控制語(yǔ)句 - 46 - 4.2.1 分支控制語(yǔ)句 - 46 - 4.2.2 循環(huán)控制語(yǔ)句 - 49 - 課后習(xí)題4 - 50 - 第5章　函數(shù)與外部數(shù)據(jù)操作 - 52 - 5.1 M文件（函數(shù)） - 52 - 5.1.1 函數(shù)類型 - 52 - 5.1.2 參數(shù)傳遞 - 55 - 5.2 外部數(shù)據(jù)操作 - 56 - 5.2.1 MATLAB的外部數(shù)據(jù)操作 - 57 - 5.2.2 使用窗口操作實(shí)現(xiàn)文件數(shù)據(jù)讀取 - 58 - 5.2.3 MATLAB程序中獲取用戶輸入數(shù)據(jù) - 60 - 5.2.4 MATLAB程序中日期和時(shí)間的使用 - 61 - 課后習(xí)題5 - 62 - 第6章　MATLAB的繪圖及圖像處理 - 63 - 6.1 MATLAB的繪圖 - 63 - 6.1.1 二維圖形 - 65 - 6.1.2 三維圖形 - 79 - 6.2 MATLAB的圖像處理 - 86 - 6.2.1 顏色 - 86 - 6.2.2 光照效果 - 87 - 課后習(xí)題6 - 88 - 第7章　交互式仿真工具Simulink - 89 - 7.1 Simulink簡(jiǎn)介 - 89 - 7.2　Simulink的模塊庫(kù)瀏覽界面 - 90 - 7.3 Simulink建模與仿真 - 95 - 7.3.1 Simulink建模與仿真的步驟 - 95 - 7.3.2 Simulink模塊的基本操作 - 96 - 7.3.3　Simulink仿真參數(shù)的設(shè)置 - 97 - 7.4 仿真結(jié)果的運(yùn)行、觀察和調(diào)試 - 101 - 7.4.1 使用菜單運(yùn)行仿真 - 102 - 7.4.2 使用命令進(jìn)行仿真 - 102 - 7.4.3 觀察并分析仿真結(jié)果 - 104 - 7.4.4　仿真的調(diào)試方法 - 106 - 7.5 Simulink的自定義功能模塊 - 108 - 課后習(xí)題7 - 108 - 第8章　控制系統(tǒng)模型的定義 - 110 - 8.1　自動(dòng)控制系統(tǒng) - 111 - 8.1.1　開環(huán)控制與閉環(huán)控制 - 111 - 8.1.2　自動(dòng)控制理論概要 - 112 - 8.1.3　自動(dòng)控制系統(tǒng)中的術(shù)語(yǔ)和定義 - 112 - 8.2　控制系統(tǒng)仿真概述 - 113 - 8.2.1　建立數(shù)學(xué)模型的實(shí)驗(yàn)方法簡(jiǎn)介 - 113 - 8.2.2 建立數(shù)學(xué)模型的方法 - 113 - 8.2.3 控制系統(tǒng)模型引言 - 114 - 8.3 模型的描述、生成與封裝 - 114 - 8.3.1 傳遞函數(shù)模型的描述（tf模型） - 114 - 8.3.2　零極點(diǎn)模型的描述（zpk模型） - 116 - 8.3.3 狀態(tài)空間模型的描述（ss模型） - 117 - 8.3.4　線性定常系統(tǒng)LTI模型的生成 - 117 - 8.4　控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的轉(zhuǎn)換和連接 - 120 - 8.4.1　系統(tǒng)模型的轉(zhuǎn)換 - 120 - 8.4.2 系統(tǒng)模型的連接 - 122 - 課后習(xí)題8 - 125 - 第9章 控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析 - 127 - 9.1 控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析 - 128 - 9.1.1　直接判別法 - 129 - 9.1.2　繪制零極點(diǎn)圖進(jìn)行判斷 - 130 - 9.2　繪制系統(tǒng)的響應(yīng)曲線 - 131 - 9.2.1　階躍響應(yīng)函數(shù) - 132 - 9.2.2　脈沖響應(yīng)函數(shù) - 135 - 9.2.3 零輸入響應(yīng)函數(shù) - 137 - 9.2.4　輸入信號(hào)的產(chǎn)生及應(yīng)用 - 139 - 9.2.5　使用Simulink實(shí)現(xiàn)時(shí)域響應(yīng)分析 - 140 - 課后習(xí)題9 - 143 - 第10章 控制系統(tǒng)的時(shí)域分析 - 144 - 10.1 系統(tǒng)的階躍響應(yīng)分析 - 145 - 10.2 MATLAB系統(tǒng)分析工具LTI Viewer - 156 - 10.3　控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差 - 158 - 課后習(xí)題10 - 163 - 第11章　控制系統(tǒng)的根軌跡分析 - 165 - 11.1　根軌跡法基礎(chǔ) - 166 - 11.1.1　分析的基本原理 - 166 - 11.1.2　使用MATLAB函數(shù)繪制根軌跡圖 - 169 - 11.2　根軌跡法分析系統(tǒng) - 173 - 11.2.1　增加開環(huán)零極點(diǎn)對(duì)根軌跡的影響 - 173 - 11.2.2　利用根軌跡法分析系統(tǒng)的暫態(tài)特性 - 178 - 11.3　MATLAB在根軌跡分析中的綜合應(yīng)用(rltool) - 179 - 11.3.1　圖形界面工具rltool - 179 - 11.3.2　綜合應(yīng)用實(shí)例 - 182 - 課后習(xí)題11 - 185 - 第12章　控制系統(tǒng)的頻域分析 - 187 - 12.1　頻域分析法基礎(chǔ) - 187 - 12.1.1　分析的基本原理 - 187 - 12.1.2　頻率響應(yīng)和頻率特性 - 188 - 12.2　MATLAB頻域分析法—頻率特性圖 - 189 - 12.2.1　奈奎斯特圖的繪制 - 189 - 12.2.2　奈奎斯特圖判穩(wěn) - 190 - 12.2.3　伯德圖的繪制 - 192 - 12.3　系統(tǒng)的相對(duì)穩(wěn)定性和穩(wěn)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獲取方法 - 195 - 課后習(xí)題12 - 197 - 第13章　PID控制器設(shè)計(jì)與應(yīng)用 - 200 - 13.1　串聯(lián)校正與反饋校正 - 200 - 13.1.1　串聯(lián)校正 - 200 - 13.1.2　反饋校正 - 204 - 13.2 PID校正概述 - 205 - 13.3 PID控制器設(shè)計(jì)與參數(shù)整定 - 211 - 13.4 PID Tuner控制器設(shè)計(jì) - 214 - 課后習(xí)題13 - 219 - 第14章　MATLAB圖形用戶界面GUI - 221 - 課后習(xí)題14 - 226 - 參 考 文 獻(xiàn) - 227