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第1章 概述1

1.1 控制系统计算机辅助设计概述1

1.1.1 控制系统概述1

1.1.2 控制系统计算机辅助设计的发展及应用3

1.2 MATLAB简介4

1.2.1 MATLAB安装与启动5

1.2.2 程序界面环境6

1.2.3 目录设置与文件管理9

1.2.4 　Simulink仿真环境10

1.3 本章小结10

1.4 习题11

第2章 　MATLAB程序设计基础12

2.1 基本数据12

2.1.1 变量定义与管理12

2.1.2 数组与矩阵运算15

2.1.3 胞元与结构21

2.2 基本运算27

2.2.1 矩阵运算27

2.2.2 多项式运算35

2.2.3 常用函数运算42

2.2.4 符号运算43

2.3 程序设计58

2.3.1 基本语法58

2.3.2 程序结构60

2.3.3 逻辑控制67

2.4 　M函数与M文件68

2.4.1 　M函数68

2.4.2 　M文件70

2.5 程序调试70

2.5.1 调试环境设置71

2.5.2 调试基本方式73

2.6 基本文件操作74

2.6.1 高级文件操作74

2.6.2 低级文件操作75

2.6.3 　import操作78

2.7 本章小结78

2.8 习题78

第3章 　MATLAB图形设计80

3.1 二维图形80

3.1.1 基本二维图形80

3.1.2 图形格式与标注85

3.1.3 二维专用图形90

3.2 三维图形94

3.2.1 基本三维曲线图形94

3.2.2 基本三维曲面图形95

3.2.3 三维专用图形96

3.3 图形界面99

3.3.1 图形窗口编辑99

3.3.2 图形窗口设计102

3.4 本章小结111

3.5 习题111

第4章 控制系统数学模型及其MATLAB描述113

4.1 控制系统概述113

4.1.1 系统组成113

4.1.2 控制方式114

4.1.3 控制类型115

4.1.4 控制目标117

4.2 常用数学模型及MATLAB描述120

4.2.1 微分方程120

4.2.2 传递函数122

4.2.3 系统结构框图126

4.2.4 状态空间表达式131

4.3 基于MATLAB的数学模型转换133

4.3.1 传递函数各形式的相互转换133

4.3.2 传递函数与状态空间表达式相互转换135

4.3.3 相似变换140

4.3.4 最小实现141

4.4 本章小结143

4.5 习题143

第5章 控制系统计算机辅助分析145

5.1 基于MATLAB的稳定性分析145

5.1.1 时域法稳定性分析146

5.1.2 根轨迹法稳定性分析147

5.1.3 频域法稳定性分析150

5.1.4 李雅普诺夫法稳定性分析152

5.2 基于MATLAB的随动性分析153

5.2.1 时域法随动性分析154

5.2.2 根轨迹法随动性分析158

5.2.3 频域法随动性分析159

5.3 基于MATLAB的准确性分析161

5.3.1 稳态误差161

5.3.2 动态误差163

5.4 基于MATLAB的能控性与能观性分析164

5.4.1 能控性分析165

5.4.2 能观性分析167

5.5 本章小结168

5.6 习题168

第6章 控制系统计算机辅助设计171

6.1 控制系统设计的基本方法171

6.1.1 经典方法171

6.1.2 现代方法172

6.2 基于MATLAB的根轨迹设计173

6.2.1 根轨迹方程173

6.2.2 增益设计法173

6.2.3 补偿设计法175

6.3 基于MATLAB的频率特性设计180

6.3.1 相位超前法180

6.3.2 相位滞后法184

6.3.3 相位滞后-超前法186

6.4 基于MATLAB的PID控制器设计189

6.4.1 　PID控制规律189

6.4.2 模拟PID控制法190

6.4.3 数字PID控制法197

6.5 基于MATLAB的状态反馈设计202

6.5.1 状态反馈202

6.5.2 极点配置法203

6.5.3 状态观测器205

6.6 基于MATLAB的二次型优化设计207

6.6.1 连续系统最优二次型207

6.6.2 离散系统最优二次型208

6.6.3 二次型最优调节器设计210

6.7 本章小结213

6.8 习题213

第7章 控制系统Simulink仿真215

7.1 　Simulink仿真环境215

7.1.1 基本模块217

7.1.2 基本设置221

7.2 　Simulink功能模块228

7.2.1 基本功能模块228

7.2.2 自定义功能模块233

7.3 　Simulink S函数240

7.3.1 　S函数描述240

7.3.2 　S函数设计241

7.4 控制系统Simulink仿真应用246

7.4.1 离散控制系统仿真246

7.4.2 连续控制系统仿真249

7.5 本章小结251

7.6 习题252

第8章 控制系统MATLAB仿真实例253

8.1 空调控制系统设计253

8.1.1 空调控制系统建模253

8.1.2 空调控制系统仿真255

8.2 锅炉内胆水温控制系统设计259

8.2.1 锅炉内胆温度数学模型建立260

8.2.2 锅炉内胆温度控制方案262

8.2.3 锅炉内胆水温控制系统仿真263

8.3 直流调速系统Simulink仿真设计266

8.3.1 直流调速系统设计266

8.3.2 比例积分控制的无静差直流调速系统数学建模266

8.3.3 直流调速系统Simulink仿真268

8.4 移动机器人SLAM设计272

8.4.1 基于EKF的SLAM方法272

8.4.2 移动机器人建模273

8.4.3 移动机器人EKF-SLAM仿真274

8.5 本章小结281

附录　MATLAB与C语言混合编程方法简介282

参考文献294