MATLAB控制系統設計與仿真

第1章 MATLAB軟件與控制系統概述
1.1 MATLAB概述
1.1.1 MATLAB發展史
1.1.2 MATLAB系統結構
1.1.3 MATLAB語言特點
1.1.4 MATLAB新特性
1.1.5 MATLAB R2013a新功能
1.2 MATLAB的安裝、退出及卸載
1.2.1 MATLAB的安裝
1.2.2 MATLAB的啟動和退出
1.2.3 MATLAB卸載
1.3 MATLAB工作環境
1.3.1 HOME工具項
1.3.2 PLOTS工具項
1.3.3 Apps工具項
1.3.4 命令窗口
1.3.5 工作空間窗口
1.3.6 命令歷史窗口
1.4 MATLAB幫助系統
1.4.1 MATLAB幫助命令
1.4.2 MATLAB幫助窗口
1.4.3 MATLAB演示系統
1.4.4 MATLAB遠程幫助
1.5 自動控制系統概述
1.5.1 自動控制形式
1.5.2 自動控制系統的分類
1.5.3 控制系統的要求及性能評價
1.6 控制系統仿真概述
1.6.1 仿真基本概念
1.6.2 仿真不同的分類
1.6.3 仿真應用與發展
1.6.4 仿真基本步驟
1.7 非線性系統特性
1.7.1 非線性系統自振
1.7.2 非線性系統自振分析
第2章 MATLAB控制系統的數學模型
2.1 MATLAB基本程序元素
2.1.1 變量與常量
2.1.2 運算符
2.2 MATLAB數據類型
2.2.1 數值類型
2.2.2 字符串
2.2.3 元胞數組
2.2.4 結構數組
2.3 系統的數學模型
2.3.1 連續系統
2.3.2 離散系統
2.4 數學模型的MATLAB相關函數
2.4.1 傳遞模型函數
2.4.2 零極點模型函數
2.4.3 狀態空間模型函數
2.5 系統模型間轉換
2.6 系統模型連接
2.6.1 優先原則
2.6.2 串連
2.6.3 並連
2.6.4 反饋連接
2.6.5 混合連接
第3章 MATLAB控制系統穩定性判定
3.1 數組及矩陣
3.1.1 數組的創建
3.1.2 矩陣的創建
3.1.3 矩陣的基本數值運算
3.1.4 特殊矩陣
3.1.5 符號對象
3.2 穩定性概述
3.3 代數穩定判據
3.3.1 方程特征根判定穩定性
3.3.2 lienard-Chipard判據判定系統穩定性
3.4 根軌跡法判定穩定性
3.5 傳遞函數極點法判斷系統穩定性
3.6 李亞普諾夫第二法判定系統穩定性
3.7 頻率法判定系統穩定性
3.7.1 Bode圖判定系統的穩定性
3.7.2 Nyquist曲線判斷系統穩定性
3.8 系統誤差分析與計算
3.8.1 誤差e（t）的計算
3.8.2 系統的穩態誤差
3.8.3 與輸入有關的穩態誤差
3.8.4 與干擾有關的穩態誤差
3.9 MATLAB LTI Viewer穩定性判定實例
第4章 MATLAB控制系統的時域分析
4.1 時域響應分析
4.1.1 典型輸入信號
4.1.2 時域分析的基本概念
4.1.3 線性系統時域響應求法
4.2 二階系統
4.2.1 二階系統的單位脈沖響應
4.2.2 二階系統的單位階躍響應
4.3 高階系統
4.4 時域分析在MATLAB中的應用
4.5 MATLAB圖形化時域分析
第5章 MATLAB控制系統的根軌跡分析
5.1 根軌跡的概述
5.2 二階系統的根軌跡分析
5.3 MATLAB根軌跡相關函數
5.4 其他形式根軌跡
5.4.1 其他形式根軌跡概述
5.4.2 其他形式的根軌跡實例
5.5 根軌跡對系統的暫態特性的分析
5.6 控制系統的根軌跡校正法
5.6.1 根軌跡法超前校正
5.6.2 根軌跡法滯后校正
5.7 根軌跡的設計工具
第6章 MATLAB控制系統的頻域分析
6.1 頻率特性基本概念
6.1.1 頻率特性定義
6.1.2 頻域分析法特點
6.1.3 頻域性能指標
6.2 頻率特性的表示法
6.2.1 Nyquist圖
6.2.2 Bode圖
6.2.3 Nichols圖
6.3 典型環節的頻率特性
6.3.1 典型環的Nyquist圖
6.3.2 典型環節的Bode圖
6.4 頻域分析的其他概念
6.5 頻域分析的MATLAB函數
6.6 頻域穩定性分析
6.6.1 Nyquist穩定判據
6.6.2 穩定裕度
第7章 MATLAB控制系統的狀態空間法
7.1 Simulink概述
7.1.1 Simulink特點
7.1.2 啟動Simulink
7.1.3 一個簡單的仿真系統
7.2 建立狀態空間表達式
7.2.1 由圖建立狀態空間表達式
7.2.2 由函數建立狀態空間表達式
7.3 狀態變換
7.3.1 非唯一性與特征不變性
7.3.2 標准型
7.4 可控性與可觀性
7.4.1 狀態可控性
7.4.2 狀態可觀性
7.4.3 可控和可觀性實現
7.5 狀態空間的MATLAB實現
7.6 系統狀態反饋與狀態觀測器
7.6.1 極點配置
7.6.2 狀態觀測器
第8章 MATLAB離散控制系統的設計
8.1 離散控制系統的基本概念
8.1.1 離散控制系統的基本組成
8.1.2 數字控制系統工作過程
8.1.3 離散控制系統的特點
8.2 離散信號的數字描述
8.2.1 采樣過程及采樣定理
8.2.2 保持器的數學描述
8.3 Z變換
8.3.1 離散信號的Z變換
8.3.2 Z變換與其逆變換
8.4 離散控制系統的數學模型
8.4.1 離散系統的時域數學模型
8.4.2 離散系統的頻域數學模型
8.5 離散控制系統分析
8.5.1 離散控制系統的穩定性
8.5.2 采樣周期與開環增益對穩定性的影響
第9章 MATLAB控制系統的校正分析
9.1 概述
9.1.1 控制系統性能指標
9.1.2 校正基本概念
9.2 根軌跡校正法
9.2.1 根軌跡法串聯超前校正
9.2.2 根軌跡的串聯滯后校正
9.2.3 根軌跡的串聯超前滯后校正
9.3 頻域響應校正法
9.3.1 頻域法的串聯超前校正
9.3.2 頻域法的串聯滯后校正
9.3.3 頻域串聯滯后-超前校正
9.3.4 反饋校正
9.4 PID控制器校正
9.4.1 PID控制器概述
9.4.2 比例（P）控制
9.4.3 比例微分（PD）控制
9.4.4 積分（I）控制
9.4.5 比例積分（PI）控制
9.4.6 比例積分微分（PID）控制
9.4.7 PID控制器參數整定
第10章 MATLAB最優與魯棒控制系統設計
10.1 最優控制問題的描述
10.2 連續系統二次型最優控制
10.2.1 連續系統二次型最優控制概述
10.2.2 連續系統二次型最優控制的MATLAB實現
10.3 離散系統二次型最優控制
10.3.1 離散系統二次型最優控制概述
10.3.2 離散系統二次型最優控制的MATLAB實現
10.4 卡爾曼濾波器
10.5 線性二次型高斯最優控制
10.5.1 LQG最優控制概述
10.5.2 LQG最優控制的MATLAB實現
10.6 魯棒控制系統設計
10.6.1 魯棒控制簡介
10.6.2 魯棒控制系統的MATLAB實現
第11章 MATLAB控制系統的綜合實例
11.1 MATLAB在積分中的應用
11.2 MATLAB在微分方程中的應用
11.3 MATLAB/Simulink在機電中的應用
11.4 MATLAB/Simulink在時域分析中的應用
11.5 MATLAB/Simulink在根軌跡分析中的應用
11.6 MATLAB在頻域響應中的應用
11.7 MATLAB/Simulink在狀態空間中的應用
11.8 MATLAB在PID控制器設計中的應用
11.9 MATLAB在導彈系統中的應用
參考文獻