目錄


第1章MATLAB/Simulink概述


1.1MATLAB的主要功能


1.2MATLAB R2020a窗口界面


1.2.1主界面


1.2.2工具欄


1.3窗口操作


1.3.1常用操作命令


1.3.2常用快捷鍵


1.4Simulink簡(jiǎn)介


1.4.1Simulink的組成結(jié)構(gòu)


1.4.2Simulink仿真示例


第2章MATLAB矩陣與數(shù)組應(yīng)用


2.1常量與變量的使用


2.1.1常量表示


2.1.2新建變量


2.1.3變量命名規(guī)則


2.1.4全局變量


2.1.5數(shù)據(jù)類型


2.1.6常用標(biāo)點(diǎn)符號(hào)及功能


2.2矩陣表示


2.2.1矩陣的建立方法


2.2.2向量的建立方法


2.2.3常用特殊矩陣


2.2.4稀疏矩陣


2.2.5矩陣拆分


2.3矩陣的基本運(yùn)算


2.3.1求矩陣的秩、跡和條件數(shù)


2.3.2求矩陣的逆


2.3.3求矩陣的特征值和特征向量


2.3.4矩陣的算術(shù)運(yùn)算


2.3.5求矩陣的*值、最小值及矩陣的排序


2.3.6求矩陣的平均值和中值


2.3.7求矩陣元素的和與積


2.3.8求元素累加和與累乘積


2.4MATLAB常用函數(shù)


2.4.1隨機(jī)函數(shù)


2.4.2數(shù)學(xué)函數(shù)


2.4.3轉(zhuǎn)換函數(shù)


2.4.4字符串操作函數(shù)


2.4.5判斷數(shù)據(jù)類型函數(shù)


2.4.6查找函數(shù)


2.4.7判斷向量函數(shù) 


2.4.8日期時(shí)間函數(shù)


2.4.9文件操作函數(shù)


2.4.10函數(shù)句柄


2.5MATLAB數(shù)組表示


2.5.1結(jié)構(gòu)數(shù)組


2.5.2元胞(單元)數(shù)組


2.6數(shù)組集合運(yùn)算 


2.6.1交運(yùn)算


2.6.2差運(yùn)算


2.6.3并運(yùn)算


2.6.4異或運(yùn)算


2.7多項(xiàng)式與算術(shù)運(yùn)算


2.7.1多項(xiàng)式的建立與轉(zhuǎn)換


2.7.2多項(xiàng)式運(yùn)算


2.8MATLAB符號(hào)運(yùn)算


2.8.1符號(hào)變量與符號(hào)表達(dá)式


2.8.2符號(hào)運(yùn)算


第3章MATLAB高等數(shù)學(xué)計(jì)算


3.1傅里葉變換與反變換


3.1.1傅里葉變換


3.1.2傅里葉反變換


3.2拉普拉斯變換與反變換


3.2.1拉普拉斯變換


3.2.2拉普拉斯反變換


3.3Z變換與反變換


3.3.1Z變換


3.3.2Z反變換


3.4求極限


3.5求導(dǎo)數(shù)


3.5.1語法格式


3.5.2求導(dǎo)數(shù)案例


3.6求積分


3.6.1使用int函數(shù)求積分


3.6.2使用quadl函數(shù)求積分


3.7求零點(diǎn)與極值


3.7.1求零點(diǎn)


3.7.2求極值


3.8求方程的解


3.8.1線性方程組求解


3.8.2符號(hào)代數(shù)方程求解


3.8.3常微分方程(組)求解


3.9級(jí)數(shù)


3.9.1級(jí)數(shù)求和


3.9.2一元函數(shù)的泰勒級(jí)數(shù)展開


3.10常用繪圖功能


3.10.1二維繪圖


3.10.2三維繪圖


3.11函數(shù)插值


3.11.1一維插值


3.11.2二維插值


3.11.3三維插值


第4章控制系統(tǒng)建模與仿真理論基礎(chǔ)


4.1控制系統(tǒng)及建模


4.1.1自動(dòng)控制系統(tǒng)


4.1.2控制系統(tǒng)建模


4.2控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性


4.2.1穩(wěn)定性的描述


4.2.2穩(wěn)定性的圖形表示


4.3傳遞函數(shù)模型表示


4.3.1傳遞函數(shù)的定義


4.3.2傳遞函數(shù)的性質(zhì)


4.3.3傳遞函數(shù)的主要應(yīng)用


4.4系統(tǒng)的開環(huán)和閉環(huán)傳遞函數(shù)模型


4.4.1開環(huán)傳遞函數(shù)模型


4.4.2閉環(huán)傳遞函數(shù)模型


4.5傳遞函數(shù)模型的建立方法


4.5.1傳遞函數(shù)模型的形式


4.5.2零極點(diǎn)傳遞函數(shù)模型


4.5.3狀態(tài)空間形式


4.5.4建立標(biāo)準(zhǔn)傳遞函數(shù)模型


4.6傳遞函數(shù)模型形式轉(zhuǎn)換 


4.6.1傳遞函數(shù)轉(zhuǎn)換函數(shù)


4.6.2傳遞函數(shù)轉(zhuǎn)換示例


第5章控制系統(tǒng)時(shí)域分析的MATLAB實(shí)現(xiàn)


5.1模型建立與化簡(jiǎn)


5.1.1串聯(lián)結(jié)構(gòu)


5.1.2并聯(lián)結(jié)構(gòu)


5.1.3反饋結(jié)構(gòu)


5.1.4復(fù)雜結(jié)構(gòu)


5.1.5多輸入多輸出系統(tǒng)


5.2控制系統(tǒng)的瞬態(tài)響應(yīng)分析


5.2.1單位脈沖響應(yīng)


5.2.2單位階躍響應(yīng)


5.2.3零輸入響應(yīng)


5.2.4任意函數(shù)作用下系統(tǒng)的響應(yīng)


5.3二階系統(tǒng)階躍響應(yīng)分析


5.3.1二階系統(tǒng)時(shí)域動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)


5.3.2使用函數(shù)獲取時(shí)域動(dòng)態(tài)指標(biāo)


5.4穩(wěn)定性分析


5.4.1使用閉環(huán)特征多項(xiàng)式的根判別穩(wěn)定性


5.4.2使用零極點(diǎn)圖判別穩(wěn)定性


5.4.3使用勞斯判據(jù)判別穩(wěn)定性


5.4.4延遲環(huán)節(jié)穩(wěn)定性判別


第6章控制系統(tǒng)頻域分析、根軌跡分析與設(shè)計(jì)的MATLAB實(shí)現(xiàn)


6.1頻域特性分析


6.1.1繪制Bode圖


6.1.2獲取幅值裕度和相位裕度


6.1.3繪制Nyquist圖


6.1.4繪制Nichols圖


6.1.5計(jì)算頻域參數(shù)


6.2頻域法超前和滯后校正設(shè)計(jì)


6.2.1超前校正設(shè)計(jì)方法 


6.2.2滯后校正設(shè)計(jì)方法


6.3根軌跡分析與設(shè)計(jì)


6.3.1根軌跡分析


6.3.2根軌跡校正設(shè)計(jì)


第7章PID控制器的MATLAB編程實(shí)現(xiàn)


7.1使用試湊法設(shè)計(jì)PID控制器


7.1.1PID控制原理


7.1.2PID試湊原則


7.1.3PID控制器參數(shù)的作用


7.1.4試湊法PID控制器設(shè)計(jì)分析


7.2工程整定法求PID控制參數(shù)


7.2.1動(dòng)態(tài)特性參數(shù)法


7.2.2科恩�矌�(kù)恩整定法


7.2.3使用衰減曲線法整定參數(shù)


7.2.4使用臨界比例度法整定參數(shù)


7.3使用Smith預(yù)估器設(shè)計(jì)PID控制器


7.3.1Smith預(yù)估器控制的基本原理


7.3.2Smith預(yù)估器控制特點(diǎn)


第8章狀態(tài)空間極點(diǎn)配置控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的MATLAB實(shí)現(xiàn)


8.1極點(diǎn)配置與必要條件


8.1.1極點(diǎn)配置說明


8.1.2極點(diǎn)配置方法


8.1.3系統(tǒng)可控性及判斷方


8.1.4狀態(tài)反饋極點(diǎn)配置空變換參數(shù)


8.1.5系統(tǒng)可觀測(cè)性及判斷方


8.2二次型*控制器設(shè)計(jì)


8.2.1*控制的基本概念


8.2.2二次型*控制函數(shù)


8.3使用Kalman濾波器設(shè)計(jì)LQG*控制器


8.3.1Kalman濾波器的MATLAB實(shí)現(xiàn)


8.3.2LQG*控制器的MATLAB實(shí)現(xiàn)


第9章基于Simulink模塊的設(shè)計(jì)與仿真


9.1仿真編輯及參數(shù)設(shè)置


9.1.1創(chuàng)建仿真模型


9.1.2仿真庫(kù)基本模塊


9.1.3模塊的參數(shù)和屬性設(shè)置


9.2二階系統(tǒng)仿真


9.2.1改變阻尼比的二階系統(tǒng)仿真分析


9.2.2改變頻率的二階系統(tǒng)仿真分析


9.3穩(wěn)定性及穩(wěn)態(tài)誤差仿真


9.3.1穩(wěn)定性的仿真


9.3.2增益K對(duì)穩(wěn)態(tài)誤差的影響


9.3.3積分環(huán)節(jié)個(gè)數(shù)對(duì)穩(wěn)態(tài)誤差的影響


9.4串聯(lián)超前和滯后校正仿真設(shè)計(jì)


9.4.1相位超前校正


9.4.2相位滯后校正


9.5PID控制仿真


9.5.1使用試湊法整定PID參數(shù)


9.5.2使用衰減曲線法整定PID參數(shù)


9.5.3使用臨界比例度法整定PID參數(shù)


9.5.4Smith預(yù)估器控制仿真


9.6非線性相平面分析與校正設(shè)計(jì)


9.6.1二階系統(tǒng)的相平面分析


9.6.2非線性校正設(shè)計(jì)


9.7狀態(tài)反饋控制器仿真設(shè)計(jì)


9.7.1狀態(tài)反饋與極點(diǎn)配置


9.7.2狀態(tài)反饋與極點(diǎn)配置案例


第10章MATLAB的GUIDE與App Designer 界面設(shè)計(jì)


10.1GUIDE開發(fā)環(huán)境


10.1.1創(chuàng)建GUI圖形界面


10.1.2圖形界面案例


10.2MATLAB句柄的使用


10.2.1句柄式圖形對(duì)象


10.2.2句柄常用函


10.3回調(diào)函數(shù)


10.3.1回調(diào)函數(shù)的格式


10.3.2回調(diào)函數(shù)的使用


10.4GUI組件及屬性


10.4.1組件及對(duì)象屬性


10.4.2載入靜態(tài)圖片與動(dòng)態(tài)圖片


10.4.3GUI應(yīng)用案例


10.5App的應(yīng)用


10.5.1App設(shè)計(jì)器


10.5.2App應(yīng)用案例


10.5.3GUIDE到App的遷移


10.6菜單設(shè)計(jì)


10.6.1上下文菜單


10.6.2菜單欄設(shè)計(jì)


參考文獻(xiàn)