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第1章 MATLAB语言系统 1

1.1 MATLAB命令平台 2

1.2 MATLAB文件系统 3

1.2.1 MATLAB的目录树 3

1.2.2 MATLAB的路径检索 4

1.3 MATLAB的m文件与m函数 6

1.3.1 MATLAB命令行操作 6

1.3.2 独立m文件 7

1.3.3 m函数 8

1.4 Toolbox工具箱 9

1.5 控制系统工具箱 9

1.6 MATLAB的帮助系统 9

1.7 MATLAB主包指令集合 13

第2章 MATLAB的数值运算 15

2.1 基本语法结构 15

2.1.1 变量与赋值语句 16

2.1.2 函数语句 17

2.1.3 变量精度 18

2.1.4 永久变量 19

2.2 矩阵运算 20

2.2.1 矩阵变量赋值方法 20

2.2.2 矩阵常规运算 23

2.2.3 矩阵特征运算 25

2.2.4 矩阵分解运算 25

2.3 基本数学函数 27

2.4 点运算 30

2.5 逻辑关系运算 31

2.6 多项式运算 33

2.7 线性代数方程组 34

2.8 统计分析 36

2.8.1 基本统计分析 36

2.8.2 相关分析 38

2.9 函数插值运算 39

2.10 函数优化 41

2.10.1 基本优化问题 42

2.10.2 约束优化问题 44

2.10.3 线性规划与二次型规划 47

2.11 数值求解方法 48

2.11.1 数值积分 49

2.11.2 数值微分 49

2.11.3 微分方程数值求解 51

2.11.4 非线性方程组数值求解 52

第3章 MATLAB的符号运算 53

3.1 基本符号运算 53

3.1.1 符号变量定义 53

3.1.2 符号运算工具箱 54

3.1.3 符号运算 56

3.1.4 符号矩阵运算 57

3.1.5 函数计算器的调用 59

3.2 符号运算的扩展 59

3.2.1 MAPLE内核访问函数 60

3.2.2 MAPLE检索系统 64

3.3 符号运算应用于控制理论计算 68

3.3.1 积分变换与反变换 68

3.3.2 微分方程求解 70

3.3.3 状态方程求解 72

3.3.5 约当标准型 73

3.3.4 差分方程求解 73

4.1 标准图形表现方法 76

4.1.1 MATLAB基础绘图 76

第4章 MATLAB绘图 76

4.1.2 三维绘图 79

4.1.3 MATLAB多种绘图 84

4.1.4 图形注释 87

4.1.5 图形颜色修饰 88

4.1.6 图形表现修饰 93

4.2.1 时间响应绘图 97

4.2 控制系统仿真绘图 97

4.2.2 频率特性绘图 100

4.2.3 根轨迹图 102

4.3 句柄绘图基础 104

4.3.1 图形对象与句柄 104

4.3.2 对象属性 111

4.3.3 句柄绘图程序设计举例 116

第5章 控制系统仿真研究 122

5.1 控制系统仿真的基本原理 122

5.1.2 数字仿真算法简介 123

5.1.1 数字仿真概述 123

5.2 控制系统的数学模型 126

5.2.1 控制系统的参数模型 126

5.2.2 系统模型的联接 136

5.2.3 线性系统的标准型 141

5.2.4 线性系统的结构分解 150

5.3 控制系统分析 157

5.3.1 控制系统时间响应分析 157

5.3.2 根轨迹作图与系统根轨迹分析 163

5.3.3 控制系统频率响应分析 168

5.3.4 控制系统的稳定性分析 174

5.4 控制系统综合 180

5.4.1 控制系统的一般校正方法 181

5.4.2 控制系统的极点配置与状态观测器 191

5.4.3 线性二次型最优控制器 196

5.5 控制系统分析与设计演示实例 199

第6章 SIMULINK仿真环境 211

6.1 SIMULINK启动与界面说明 211

6.2.1 创建结构图文件 212

6.2 结构图程序设计 212

6.2.2 结构图程序设计 213

6.2.3 结构图程序说明 214

6.3 SIMULINK仿真参数设置 218

6.3.1 输入信号的参数设置 218

6.3.2 示波器的参数设置 219

6.3.3 仿真参数设置 219

6.4.1 仿真的启动与停止 221

6.4.2 结构图系统仿真 221

6.4 结构图控制系统仿真 221

6.5 MATLAB命令行系统仿真 226

6.5.1 命令行仿真基本格式 226

6.5.2 命令行仿真操作要点 228

6.6 系统函数(S函数)设计 233

6.6.1 S函数的格式说明 233

6.6.2 S函数的创建 234

6.6.3 由S函数生成结构图 236

6.6.4 S函数的仿真速度 239

6.7 SIMULINK的数据传递与交换 240

7.1.1 MATLAB语言平台 243

第7章 MATLAB语言基础与控制系统仿真实验 243

7.1 MATLAB语言基础实验 243

7.1.2 MATLAB数值运算 246

7.1.3 MATLAB符号运算 251

7.1.4 MATLAB绘图 256

7.1.5 MATLAB句柄绘图 260

7.1.6 MATLAB工具箱 263

7.1.7 m函数程序设计 265

7.2.1 MATLAB的实验环境 267

7.2 控制原理仿真实验 267

7.2.2 控制系统的阶跃响应 269

7.2.3 控制系统的脉冲响应 271

7.2.4 控制系统的根轨迹作图 273

7.2.5 控制系统的波得图 276

7.2.6 控制系统的极坐标图 279

7.2.7 系统校正设计：频率法超前校正 280

7.2.8 系统校正设计：频率法滞后校正 282

7.2.9 系统校正设计：根轨迹法超前校正 283

7.2.10 系统校正设计：根轨迹法滞后校正 285

7.2.11 系统校正设计：频率法二阶参考模型校正 286

7.2.12 系统校正设计：频率法四阶参考模型校正 287

7.2.13 系统校正设计：速度反馈校正 288

7.2.14 系统校正设计：频率法并联校正 289

7.2.15 相平面作图 290

7.2.16 继电型非线性控制系统分析 292

7.2.17 采样控制系统分析 294

7.3 线性系统理论(状态空间法)仿真实验 294

7.3.1 线性系统的数学模型 294

7.3.2 线性系统的标准型 298

7.3.3 能控性、能观测性与其标准型 301

7.3.4 线性系统的运动分析 304

7.3.5 线性系统的结构分析 306

7.3.6 状态反馈与状态观测器 307

7.3.7 线性二次型最优控制器设计 309

附录 311

附录1 MATLAB主包指令集合 311

附录2 图形对象属性清单 314

附录3 控制系统工具箱(tolboxControl)函数清单 319

参考文献 324