[正版新书]MATLAB/Simulink控制系统仿真 严刚峰 清华大学出版社 数据管理

《MATLAB/Simulink控制系统仿真》介绍了 MATLAB/Simulink 的主要功能及其在控制理论中的应用。全书共分17章，第1~4章介绍了 MATLAB的程序设计、常用功能及其相关函数，Simulink 的操作方法，控制系统的基本概念与控制系统仿真的基本原理，重点叙述了仿真中常用的 M 函数和S函数在 Simulink 软件中仿真的实现方法;第5章介绍了控制系统中常用模型的建立、转换与仿真实现;第6~12章介绍了MATLAB/Simulink 在自动控制原理、离散控制理论、非线性系统初步分析、现代控制理论课程中的应用;第 13~17章介绍了状态反馈控制器、状态观测器、卡尔曼滤波器、最优控制器、智能控制算法在控制理论中的应用，以及常见先进控制器的基本概念、常用设计方法。《MATLAB/Simulink控制系统仿真》内容条理清晰，详略得当，通过大量的实例突出实践性，通过理论联系实际突出实用性。

《MATLAB/Simulink控制系统仿真》可以作为自动化类、电子信息类专业控制系统仿真课程的教材，还可以作为自动控制理论，离散控制理论现代控制理论，先进控制理论课程的辅助教材，书中的综合实例可供相关课程设计、毕业设计参考之用，对于自动化行业的工程技术人员也具有一定的参考价值。

本书系统介绍了MATLAB/Simulink的主要功能及其在控制理论中的应用，同时给出了相应的常用函数及其简要的使用说明。全书内容条理清晰，详略得当，理论练习实际，列举了大量的实例。

�8�5实践深化，创新引领  通过大量例题叙述如何运用MATLAB/Simulink软件，结合相应的控制理论知识来仿真设计，培养学生分析问题与解决问题的能力，激发学生的创新意识。

�8�5学练相辅，实例导向  每章结尾均配有习题供读者练习，并通过大量的实例以突出实践性，通过理论联系实际以突出实用性。

�8�5资源丰富，便于教学  为了便于教师教学，提供丰富的教学资料。

                                                   配套资源

第  1 章  MATLAB基础........................................................................................................................................................1 

    1.1  MATLAB 概述...............................................................................................................................................................................1 

        1.1.1  MATLAB 发展历程...........................................................................................................................................................1 

        1.1.2  MATLAB 系统构成...........................................................................................................................................................3 

        1.1.3  MATLAB 常用工具箱.......................................................................................................................................................3 

    1.2  MATLAB 桌面操作环境        ..............................................................................................................................................................4 

        1.2.1  MATLAB 启动和退出.......................................................................................................................................................4 

        1.2.2  MATLAB 主菜单及功能...................................................................................................................................................5 

        1.2.3  MATLAB 命令窗口...........................................................................................................................................................7 

        1.2.4  MATLAB 工作空间...........................................................................................................................................................8 

        1.2.5  MATLAB 文件管理...........................................................................................................................................................8 

        1.2.6  MATLAB 帮助使用...........................................................................................................................................................9 

    1.3  数据结构及其运算.......................................................................................................................................................................9 

        1.3.1  数据类型............................................................................................................................................................................9 

        1.3.2  数组..................................................................................................................................................................................10 

        1.3.3  数组操作..........................................................................................................................................................................15 

        1.3.4  数组运算与矩阵运算         .....................................................................................................................................................21 

        1.3.5  多项式..............................................................................................................................................................................23 

        1.3.6  关系运算、逻辑运算和运算符.....................................................................................................................................31 

        1.3.7  字符串数组     .....................................................................................................................................................................33 

        1.3.8  结构体数组     .....................................................................................................................................................................35 

        1.3.9  细胞数组..........................................................................................................................................................................38 

    1.4  数据的可视化.............................................................................................................................................................................43 

        1.4.1  数据可视化基础       .............................................................................................................................................................43 

        1.4.2  二维图形..........................................................................................................................................................................47 

        1.4.3  三维图形..........................................................................................................................................................................58 

        1.4.4  动态图的绘制      .................................................................................................................................................................69 

    1.5  M 文件和程序设计.....................................................................................................................................................................70 

        1.5.1  程序控制语句及其编程          .................................................................................................................................................71 

        1.5.2  命令文件和函数文件         .....................................................................................................................................................78 

        1.5.3  字符串的求值      .................................................................................................................................................................83 

        1.5.4  程序性能优化      .................................................................................................................................................................84 

        1.5.5  面向对象的编程方法         .....................................................................................................................................................85 

     VI        MATLAB/Simulink 控制系统仿真 

           1.6  数值计算    .....................................................................................................................................................................................89 

               1.6.1  矩阵运算..........................................................................................................................................................................89 

               1.6.2  函数的数值解      .................................................................................................................................................................93 

               1.6.3  数据拟合..........................................................................................................................................................................95 

               1.6.4  插值和样条     .....................................................................................................................................................................97 

               1.6.5  常微分方程的数值解         .....................................................................................................................................................98 

           1.7  符号计算    ...................................................................................................................................................................................100 

               1.7.1  符号对象及其表达方式          ...............................................................................................................................................101 

               1.7.2  符号算术运算      ...............................................................................................................................................................103 

               1.7.3  独立变量与表达式化简          ...............................................................................................................................................104 

               1.7.4  符号微积分运算       ...........................................................................................................................................................108 

               1.7.5  符号积分变换      ...............................................................................................................................................................110 

               1.7.6  方程的解析解      ...............................................................................................................................................................112 

           习题   ....................................................................................................................................................................................................115 

       第  2 章  控制系统基本概念与仿真概述                  ....................................................................................................................... 117 

           2.1  控制系统的基本概念...............................................................................................................................................................117 

               2.1.1  开环控制系统与闭环控制系统...................................................................................................................................117 

               2.1.2  闭环控制系统组成结构          ...............................................................................................................................................119 

               2.1.3  反馈控制系统性能指标          ...............................................................................................................................................120 

           2.2  自动控制系统分类...................................................................................................................................................................121 

               2.2.1  线性系统和非线性系统          ...............................................................................................................................................121 

               2.2.2  离散系统和连续系统         ...................................................................................................................................................122 

               2.2.3  恒值系统、随动系统和程序控制系统.......................................................................................................................122 

           2.3  控制系统仿真基本概念...........................................................................................................................................................122 

               2.3.1  计算机仿真基本概念         ...................................................................................................................................................122 

               2.3.2  控制系统仿真      ...............................................................................................................................................................123 

               2.3.3  控制系统计算机仿真基本过程...................................................................................................................................123 

               2.3.4  计算机仿真技术发展趋势           ...........................................................................................................................................126 

           2.4  MATLAB 中控制相关的工具箱           ..............................................................................................................................................127 

           习题   ....................................................................................................................................................................................................127 

       第  3 章  Simulink基础.................................................................................................................................................... 128 

           3.1  Simulink 简介............................................................................................................................................................................128 

               3.1.1  Simulink 的特点 ............................................................................................................................................................128 

               3.1.2  Simulink 的工作环境    ....................................................................................................................................................128 

               3.1.3  Simulink 仿真基本步骤     ................................................................................................................................................130 

           3.2  模型的创建...............................................................................................................................................................................130 

               3.2.1  模型概念和文件操作         ...................................................................................................................................................130 

               3.2.2  模块操作........................................................................................................................................................................131 

               3.2.3  信号线操作     ...................................................................................................................................................................133 

                                                                                                               目   录          VII

        3.2.4  对模型的注释      ...............................................................................................................................................................134 

        3.2.5  常用的信源     ...................................................................................................................................................................134 

        3.2.6  常用的信宿     ...................................................................................................................................................................134 

        3.2.7  仿真的配置     ...................................................................................................................................................................135 

        3.2.8  启动仿真........................................................................................................................................................................136 

    3.3  子系统与封装...........................................................................................................................................................................137 

    3.4  Simulink 仿真示例....................................................................................................................................................................139 

    习题   ....................................................................................................................................................................................................142 

第  4 章  M函数与       S 函数的    Simulink  仿真设计......................................................................................................... 143 

    4.1  M 函数的概念与仿真示例.......................................................................................................................................................143 

    4.2  S 函数的概念与仿真示例........................................................................................................................................................147 

        4.2.1  S 函数的概念与模板函数使用....................................................................................................................................148 

        4.2.2  S 函数的仿真示例      ........................................................................................................................................................152 

    习题   ....................................................................................................................................................................................................153 

第  5 章  控制系统的数学建模与仿真                 ........................................................................................................................... 154 

    5.1  时域建模方法及示例...............................................................................................................................................................155 

    5.2  频域建模方法及示例...............................................................................................................................................................163 

    5.3   常用模型的表示、转换及示例...............................................................................................................................................181 

    5.4  神经网络建模及示例...............................................................................................................................................................184 

    5.5   参数辨识的最小二乘法及示例...............................................................................................................................................193 

    5.6   闭环系统的参数辨识...............................................................................................................................................................197 

    习题   ....................................................................................................................................................................................................201 

第  6 章  控制系统的时域分析与仿真                 ........................................................................................................................... 202 

    6.1  时域分析方法...........................................................................................................................................................................202 

    6.2  时域分析仿真示例...................................................................................................................................................................206 

    6.3   基于状态空间模型的时域分析与仿真                ..................................................................................................................................213 

    习题   ....................................................................................................................................................................................................225 

第  7 章  控制系统的根轨迹分析与仿真                  ....................................................................................................................... 226 

    7.1  根轨迹分析方法.......................................................................................................................................................................226 

    7.2  根轨迹分析仿真示例...............................................................................................................................................................229 

    习题   ....................................................................................................................................................................................................240 

第  8 章  控制系统的频域分析与仿真                 ........................................................................................................................... 242 

    8.1  频域分析方法...........................................................................................................................................................................242 

    8.2  频域分析仿真示例..................................................................................................................................................................