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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114

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229

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342

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450

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562

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688

第7章 交互式仿真工具Simulink89

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7108

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8125

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9143

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 Viewer156

10.3控制系统的稳态误差158

课后习题10163

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rltool179

11.3.2综合应用实例182

课后习题11185

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12197

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13219

第14章 MATLAB图形用户界面GUI221

课后习题14226

参考文献227