定 價：49 元
叢書名：“十三五”國家重點出版物出版規(guī)劃項目卓越工程能力培養(yǎng)與工程教育專業(yè)認(rèn)證系列規(guī)劃教材電氣工程及其自動化、自動化專業(yè)
- 作者：姜增如
- 出版時間：2018/11/1
- ISBN：9787111609032
- 出 版 社：機(jī)械工業(yè)出版社
- 中圖法分類：TP273-39
- 頁碼：
- 紙張：膠版紙
- 版次：
- 開本：16開
本書所使用的軟件版本為MATLAB R2016a。MATLAB R2016a 內(nèi)嵌程序命令､注釋､說明和運行結(jié)果，圖文并茂，使抽象的理論變得生動形象。
本書內(nèi)容涵蓋傳遞函數(shù)的建立､穩(wěn)定性分析､系統(tǒng)校正､根軌跡校正､狀態(tài)反饋仿真､PID 控制器參數(shù)設(shè)計和復(fù)雜控制系統(tǒng)仿真。本書可作為高等院校自動化､電氣工程及其自動化等專業(yè)的教材，也可供工程技術(shù)人員自學(xué)參考。
前 言
MATLAB 具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力，提供了矩陣運算函數(shù)､數(shù)學(xué)處理函數(shù)､控制理論工具箱､Simulink 工具箱等，可完成分析系統(tǒng)的性能指標(biāo)､對系統(tǒng)進(jìn)行圖形仿真設(shè)計的任務(wù)，實現(xiàn)對控制系統(tǒng)穩(wěn)定性､準(zhǔn)確性和快速性的判別。
本書的最大特色是將MATLAB 軟件與自動化應(yīng)用融為一體，含有控制系統(tǒng)頻域法設(shè)計､PID控制器設(shè)計､狀態(tài)空間極點配置及最優(yōu)化設(shè)計。書中的大量案例以MATLAB 命令程序為核心，一方面幫助使用者學(xué)習(xí)MATALB 的編程方法，另一方面為學(xué)習(xí)自動控制理論的程序設(shè)計提供支持。
本書配套MOOC，讀者可登錄中國大學(xué)MOOC 網(wǎng)(http: / / www.icourse163.org)，搜索課程“自動控制理論實驗” 進(jìn)行輔助學(xué)習(xí)。
本書以自動控制原理的分析方法為依據(jù)，力求解決自動化中的工程應(yīng)用問題。在MATLAB軟件應(yīng)用上，講解了變量､M 文件的編寫､函數(shù)使用的命令規(guī)則､二維及三維繪圖､Simulink的圖形化仿真步驟以及界面設(shè)計。
本書根據(jù)自動控制理論中時域､頻域､根軌跡和狀態(tài)空間理論，列舉了時域的峰值時間､穩(wěn)態(tài)時間､上升時間､超調(diào)量､穩(wěn)態(tài)誤差等動態(tài)特性參數(shù)分析，頻域中的幅值裕量､相位裕量､穿越頻率､根軌跡校正及狀態(tài)空間極點配置的求解方法。書中包含典型環(huán)節(jié)､二階系統(tǒng)階躍響應(yīng)､勞斯穩(wěn)定判據(jù)､伯德圖､根軌跡校正､超前和滯后校正､狀態(tài)反饋系統(tǒng)矩陣求解及PID 參數(shù)設(shè)計等，以計算機(jī)為核心，以案例為導(dǎo)向，為學(xué)生自行設(shè)計被控對象､分析系統(tǒng)性能指標(biāo)､設(shè)計校正環(huán)節(jié)､實現(xiàn)控制器參數(shù)設(shè)計奠定了基礎(chǔ)。
本書可作為高等院校自動化､電氣工程及其自動化等專業(yè)的教材，也可供工程技術(shù)人員自學(xué)參考。
由于水平有限，書中存在缺點和錯誤在所難免，懇請廣大讀者批評指正。
編 者
目 錄
序
前言
第1 章 MATLAB 的功能和基本應(yīng)用 1
1.1 MATLAB R2016a 的工作環(huán)境 1
1.1.1 MATLAB R2016a 窗口界面 1
1.1.2 MATLAB R2016a 工具欄菜單 2
1.1.3 MATLAB R2016a 的主要功能 3
1.1.4 MATLAB 窗口常用操作命令 4
1.1.5 MATLAB 新建變量 5
1.2 MATLAB 語言基礎(chǔ) 5
1.2.1 變量命令規(guī)則 5
1.2.2 全局變量與數(shù)據(jù)類型 6
1.2.3 常用標(biāo)點符號及功能 8
1.3 代數(shù)運算 9
1.3.1 MATLAB 的常量表示 9
1.3.2 基本運算 9
1.3.3 數(shù)學(xué)函數(shù) 13
1.3.4 轉(zhuǎn)換函數(shù) 16
1.3.5 字符串操作函數(shù) 17
1.3.6 判斷數(shù)據(jù)類型函數(shù) 17
1.3.7 文件操作函數(shù) 18
1.3.8 常用特殊矩陣 19
1.3.9 句柄函數(shù) 20
1.3.10 數(shù)組表示 21
1.4 多項式處理 23
1.4.1 多項式的四則運算 23
1.4.2 多項式求根 24
1.4.3 多項式求導(dǎo) 24
1.4.4 多項式求解 25
1.5 空間向量表示 26
1.5.1 用線性等間距生成向量矩陣 26
1.5.2 線性及對數(shù)空間表示 26
1.6 邏輯函數(shù) 27
1.6.1 查找函數(shù) 27
1.6.2 測試向量函數(shù) 28
1.7 符號運算 28
1.7.1 符號變量表示 29
1.7.2 常用符號運算 31
1.7.3 求解符號方程 33
1.7.4 傅里葉變換與反變換 36
1.7.5 拉普拉斯變換與反變換 37
1.7.6 Z 變換與Z 反變換 37
1.7.7 符號極限 38
1.7.8 符號導(dǎo)數(shù) 38
1.7.9 符號積分 39
1.7.10 級數(shù) 40
1.8 插值運算 41
第2 章 MATLAB 程序設(shè)計 45
2.1 數(shù)據(jù)的輸入和輸出 45
2.1.1 數(shù)據(jù)輸入 45
2.1.2 數(shù)據(jù)輸出 46
2.2 程序結(jié)構(gòu) 47
2.2.1 順序結(jié)構(gòu) 47
2.2.2 選擇結(jié)構(gòu) 48
2.2.3 循環(huán)結(jié)構(gòu) 52
2.2.4 try 語句 57
2.3 M 文件 58
2.3.1 腳本文件與函數(shù)文件 58
2.3.2 函數(shù)文件的使用 59
2.4 文件操作 60
2.4.1 文件的打開 61
2.4.2 二進(jìn)制文件的讀寫 61
2.4.3 文件的關(guān)閉 62
2.4.4 文本文件的讀寫 63
2.4.5 文件定位和文件狀態(tài) 65
2.4.6 按行讀取數(shù)據(jù) 66
第3 章 MATLAB 的靜態(tài)與動態(tài)繪圖功能 67
3.1 二維繪圖功能 67
3.1.1 繪制一般函數(shù)曲線 67
3.1.2 圖形對象及其句柄 71
3.1.3 繪制對數(shù)坐標(biāo)圖 74
3.1.4 繪制特殊二維圖形函數(shù)曲線 75
3.1.5 繪制符號函數(shù)曲線 76
3.2 三維繪圖功能 79
3.2.1 繪制三維空間曲線 79
3.2.2 繪制網(wǎng)格矩陣 80
3.2.3 繪制常用三維圖形 81
3.2.4 繪制三維曲面圖 83
3.2.5 特殊三維立體圖 87
3.2.6 圖形顏色的修飾 90
3.2.7 色彩的渲染 91
3.3 創(chuàng)建動畫過程 92
3.3.1 三維圖形不同姿態(tài) 92
3.3.2 動畫函數(shù) 93
3.3.3 創(chuàng)建動畫步驟 94
3.4 圖像動畫 98
3.4.1 圖像文件操作 98
3.4.2 播放電影動畫 98
3.4.3 電影動畫文件保存 99
第4 章 MATLAB 在時域分析中的應(yīng)用 101
4.1 傳遞函數(shù)的建立方法及形式轉(zhuǎn)換 101
4.1.1 自動控制理論中常用傳遞函數(shù)的表示 101
4.1.2 傳遞函數(shù)的形式轉(zhuǎn)換 105
4.1.3 多項式傳遞函數(shù)分解 108
4.2 框圖化簡 109
4.2.1 串聯(lián)結(jié)構(gòu) 109
4.2.2 并聯(lián)結(jié)構(gòu) 110
4.2.3 反饋結(jié)構(gòu) 111
4.2.4 復(fù)雜結(jié)構(gòu) 112
4.3 二階系統(tǒng)階躍響應(yīng) 114
4.3.1 典型二階系統(tǒng) 114
4.3.2 階躍響應(yīng)曲線 115
4.3.3 計算二階系統(tǒng)特征參數(shù) 117
4.4 提高系統(tǒng)動態(tài)品質(zhì)的方法 121
4.4.1 微分反饋 121
4.4.2 串聯(lián)比例微分環(huán)節(jié) 121
4.5 高階系統(tǒng)穩(wěn)定性分析 123
4.5.1 特征方程的根對穩(wěn)定性的影響 123
4.5.2 使用勞斯判據(jù)分析系統(tǒng)穩(wěn)定性 124
4.5.3 系統(tǒng)零極點對穩(wěn)定性的影響 127
4.5.4 系統(tǒng)增益對穩(wěn)定性的影響 129
4.5.5 控制系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差計算 131
第5 章 MATLAB 在頻域及根軌跡分析的應(yīng)用 136
5.1 頻域分析法 136
5.1.1 繪制伯德圖 136
5.1.2 繪制奈奎斯特曲線 140
5.1.3 繪制尼柯爾斯圖 142
5.1.4 控制系統(tǒng)頻域設(shè)計 142
5.2 頻域法校正設(shè)計 146
5.2.1 頻域法超前校正 147
5.2.2 頻域法滯后校正 151
5.2.3 頻域法超前-滯后校正 156
5.3 繪制根軌跡 160
5.3.1 繪制根軌跡的基本規(guī)則 160
5.3.2 根軌跡函數(shù) 161
5.3.3 使用根軌跡確定閉環(huán)特征根 162
5.3.4 使用根軌跡判定系統(tǒng)穩(wěn)定性 163
5.3.5 繪制指定參數(shù)根軌跡 164
5.3.6 繪制零度根軌跡 164
5.4 根軌跡法校正設(shè)計 165
5.4.1 根軌跡校正的作用 165
5.4.2 根軌跡超前校正 166
5.4.3 根軌跡滯后校正 170
第6 章 MATLAB 在狀態(tài)空間分析中的應(yīng)用 174
6.1 極點配置與狀態(tài)反饋 174
6.1.1 基本概念 174
6.1.2 極點配置的條件 175
6.1.3 極點配置的原理方法 176
6.1.4 系統(tǒng)的可控性與可觀測性 177
6.1.5 極點配置 179
6.2 最優(yōu)二次型設(shè)計 191
6.2.1 連續(xù)系統(tǒng)最優(yōu)二次型設(shè)計 191
6.2.2 離散系統(tǒng)最優(yōu)二次型設(shè)計 193
6.2.3 對輸出加權(quán)的最優(yōu)二次型設(shè)計 195
6.2.4 Kalman 濾波器 196
第7 章 Simulink 在自動控制理論中的仿真 200
7.1 Simulink 仿真模型及參數(shù)設(shè)置 200
7.1.1 基本模塊 200
7.1.2 模塊的參數(shù)和屬性設(shè)置 205
7.2 Simulink 仿真命令 207
7.2.1 運行命令 207
7.2.2 線性化處理命令 207
7.2.3 構(gòu)建模型命令 207
7.2.4 輸入､輸出操作命令 212
7.3 六種典型環(huán)節(jié)仿真分析 213
7.3.1 比例環(huán)節(jié)特性 213
7.3.2
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