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上篇 MATLAB语言基础3

第1章 MATLAB环境认识与操作3

1.1MATLAB环境认识3

1.1.1命令窗口3

1.1.2命令历史记录窗口5

1.1.3工作空间6

1.1.4帮助窗口8

1.1.5图形窗口10

1.1.6编辑／调试窗口11

1.2MATLAB Notebook及其使用11

1.2.1MATLAB Notebook的启动12

1.2.2Notebook的菜单命令12

1.2.3输出单元的格式控制13

1.2.4使用M-book模板的技巧14

本章小结14

第2章 MATLAB语言基础15

2.1MATLAB语言的常量与变量15

2.1.1MATLAB语言的常量15

2.1.2MATLAB语言的变量16

2.2MATLAB语言的运算符17

2.2.1算术运算符17

2.2.2关系运算符17

2.2.3逻辑运算符17

2.3MATLAB语言的数据类型18

2.3.1MATLAB语言的数据类型概述18

2.3.2稀疏矩阵18

2.3.3单元数组22

2.3.4结构数组25

2.4MATLAB语言的基本语句结构28

2.4.1直接赋值语句28

2.4.2调用函数语句29

本章小结29

第3章 MATLAB的数值运算与符号运算基础30

3.1数组与矩阵的基本操作30

3.1.1数组与矩阵的输入30

3.1.2数组与矩阵元素的操作34

3.1.3数组与矩阵的输出36

3.2MATLAB的基本数值运算37

3.2.1算术运算38

3.2.2关系运算42

3.2.3逻辑运算43

3.2.4运算优先级44

3.3MATLAB的基本符号运算45

3.3.1符号运算基本函数45

3.3.2符号代数方程求解46

3.3.3符号微积分运算48

3.3.4Laplace变换及其反变换、Z变换及其反变换49

本章小结51

第4章 MATLAB语言的程序设计52

4.1MATLAB语言的流程结构52

4.1.1if，else和elseif组成的条件转移结构52

4.1.2switch，case和otherwise组成的开关结构53

4.1.3while／for循环结构54

4.1.4try和catch组成的试探结构54

4.1.5MATLAB程序设计举例55

4.2MATLAB函数的编写58

4.2.1MATLAB函数基本结构59

4.2.2MATLAB函数编写举例60

4.3MATLAB程序设计中应注意的问题64

本章小结65

第5章 MATLAB语言的绘图基础66

5.1二维图形的绘制66

5.1.1绘制二维图形的基本函数及示例66

5.1.2图形的修饰及示例68

5.1.3多图绘制函数及示例73

5.1.4特殊应用二维图形的绘制78

5.2三维图形的绘制80

5.2.1三维图形绘制函数80

5.2.2三维图形绘制举例80

5.3图形的图形化编辑82

5.4符号函数绘制图形83

5.4.1符号函数绘制图形的函数及示例83

5.4.2符号函数的图形化绘制方式84

本章小结85

第6章 MATLAB GUI程序设计初步86

6.1GUI设计工具GUIDE简介86

6.1.1GUIDE的启动86

6.1.2GUI界面的创建86

6.2GUI程序设计示例87

6.2.1“Hello World”程序的设计87

6.2.2控制系统典型环节的演示程序89

本章小结94

第7章 MATLAB的混合编程初步95

7.1MATLAB的混合编程形式简述95

7.2常用MATLAB混合编程方法95

7.2.1使用MATLAB的MATLAB Compiler95

7.2.2利用MATLAB引擎（MATLAB Engine）96

7.2.3利用ActiveX技术96

7.2.4利用MAT文件96

7.2.5使用MEX文件97

7.2.6利用MatrixVB实现与Visual Basic的混合编程97

7.2.7利用MATLAB Builder系列工具97

7.3示例——MATLAB？ Builder for Java应用98

7.3.1生成魔方矩阵的演示程序98

7.3.2输出函数曲线的演示程序102

本章小结105

下篇 控制系统的MATLAB仿真109

第8章 自动控制及其仿真概述109

8.1自动控制系统概述109

8.1.1自动控制系统的基本形式及特点109

8.1.2自动控制系统的分类110

8.1.3对自动控制系统的要求及性能评价110

8.2控制系统仿真概述110

8.2.1仿真的基本概念110

8.2.2仿真的不同分类111

8.2.3仿真技术的应用及发展112

8.2.4计算机仿真的要素及基本步骤113

8.2.5控制系统仿真软件114

本章小结114

第9章 MATLAB的仿真集成环境——Simulink115

9.1Simulink概述115

9.2Simulink的基本界面操作115

9.3Simulink的功能模块及其操作117

9.3.1Simulink的功能模块117

9.3.2功能模块的基本操作121

9.3.3功能模块的连接操作124

9.4Simulink仿真环境的设置124

9.5子系统及封装技术126

9.5.1子系统的建立126

9.5.2子系统的封装127

9.6用Simulink建立系统模型示例129

9.7Simulink的高级应用——S-函数的编写132

9.7.1S-函数的工作原理132

9.7.2S-函数的设计实例138

本章小结143

第10章 基于MATLAB的控制系统数学建模144

10.1控制系统的传递函数模型144

10.1.1系统传递函数模型简述144

10.1.2传递函数的MATLAB相关函数145

10.1.3建立传递函数模型实例146

10.2控制系统的零极点函数模型149

10.2.1零极点函数模型简述149

10.2.2零极点函数的MATLAB相关函数149

10.2.3建立零极点函数模型实例150

10.3控制系统的状态空间函数模型153

10.3.1状态空间函数模型简述153

10.3.2状态空间函数的MATLAB相关函数153

10.3.3建立状态空间函数模型实例154

10.4系统模型之间的转换156

10.4.1系统模型转换的MATLAB相关函数156

10.4.2系统模型之间转换实例157

10.5方框图模型的连接化简161

10.5.1方框图模型的连接化简简述161

10.5.2系统模型连接化简的MATLAB相关函数163

10.5.3系统模型连接化简实例163

10.6Simulink图形化系统建模实例166

本章小结167

第11章 控制系统的稳定性分析168

11.1系统稳定性的MATLAB直接判定169

11.1.1MATLAB直接判定的相关函数169

11.1.2MATLAB直接判定实例169

11.2系统稳定性的MATLAB图形化判定172

11.2.1MATLAB图形化判定的相关函数172

11.2.2MATLAB图形化判定实例172

11.3MATLAB LTI Viewer稳定性判定实例174

本章小结176

第12章 控制系统的时域分析177

12.1控制系统的动态性能指标分析177

12.1.1控制系统的动态性能指标177

12.1.2控制系统动态性能指标MATLAB求取实例178

12.2控制系统的稳态性能指标分析185

12.2.1系统的稳态性能指标185

12.2.2控制系统稳态性能指标MATLAB求取实例185

12.3MATLAB时域响应仿真的典型函数应用188

12.3.1MATLAB时域响应仿真的典型函数188

12.3.2MATLAB时域响应仿真的典型函数应用实例188

12.4MATLAB／Simulink图形化时域分析192

12.4.1MATLAB LTI Viewer时域分析实例192

12.4.2Simulink时域分析实例194

本章小结196

第13章 控制系统的根轨迹分析与校正197

13.1控制系统的根轨迹法分析199

13.1.1MATLAB根轨迹分析的相关函数199

13.1.2MATLAB根轨迹分析实例199

13.2控制系统的根轨迹法校正211

13.2.1根轨迹法超前校正及基于MATLAB的实例212

13.2.2根轨迹法滞后校正及基于MATLAB的实例216

13.3MATLAB图形化根轨迹法分析与设计220

13.3.1MATLAB图形化根轨迹法分析与设计工具rltool220

13.3.2基于图形化工具rltool的系统分析与设计实例221

本章小结223

第14章 控制系统的频域分析与校正224

14.1控制系统的频域分析225

14.1.1频率特性及其表示225

14.1.2MATLAB频域分析的相关函数225

14.1.3MATLAB频域分析实例226

14.2基于频域法的控制系统稳定性能分析235

14.2.1频域法的稳定性判定和稳定裕度概述235

14.2.2基于频域法的控制系统稳定性判定相关函数236

14.2.3MATLAB频域法稳定性判定实例237

14.3控制系统的频域法校正243

14.3.1频域法超前校正及基于MATLAB的实例243

14.3.2频域法滞后校正及基于MATLAB的实例248

14.3.3频域法滞后-超前校正及基于MATLAB的实例254

本章小结260

第15章 控制系统的PID控制器设计261

15.1PID控制器概述261

15.2PID控制器作用分析262

15.2.1比例控制作用举例分析262

15.2.2比例微分控制作用举例分析263

15.2.3积分控制作用举例分析265

15.2.4比例积分控制作用举例分析267

15.2.5比例积分微分控制作用举例分析269

15.3PID控制器设计举例271

15.3.1PID控制器参数整定方法271

15.3.2PID控制器设计举例273

本章小结276

第16章 非线性控制系统分析277

16.1非线性系统概述278

16.2相平面法278

16.2.1相平面法概述278

16.2.2基于MATLAB的相轨迹图绘制示例278

16.3描述函数法280

16.3.1描述函数法概述280

16.3.2基于MATLAB的描述函数法非线性系统分析示例281

本章小结283

第17章 课程设计综合实例284

17.1课程设计作品1——系统的滞后超前频域法校正284

17.1.1设计目的284

17.1.2设计任务284

17.1.3具体要求284

17.1.4设计原理概述284

17.1.5设计方案及分析285

17.1.6结束语296

17.1.7参考文献296

17.2课程设计作品2——系统的根轨迹法超前校正296

17.2.1设计目的296

17.2.2设计任务297

17.2.3具体要求297

17.2.4设计原理及EDA工具选择297

17.2.5系统校正及结果分析299

17.2.6结束语304

17.2.7参考文献304

参考文献305