实例介绍
【实例简介】
MATLAB与控制系统仿真实践,适合学习自动制方向的用MATLAB进行仿真的人士学习和参考
内容简介 本书以 MATLAB R2007a为仿真平台,以清新、简洁的风格介绍了 MATLAB语言基础及基 于 MATLAB的控制系统仿真。本书在结构上包括上下两篇共17章。上篇介绍 MATLAB语言 基础,并简要介绍了 MATLAB GUI程序设计和 MATLAB的混合编程知识,共7章;下篇介绍控制 系统的 MATLAB仿真,并提供了两个课程设计实例供学习参考,共10章 全书结构清晰,内容翔实,图文并茂,以丰富的实例突岀实践性,通过紧密联系实际突出实用性。 本书可作为自动控制等相关专业的教学参考用书,也可作为相关领域工程技术人员和研究人 员的参考资料。书中 MATLAB语言的介绍较为全面,可供 MATLAB语言入门者学习参考。书 中所给综合实例则对相关课程设计、毕业设计等有重要参考价值 图书在版编目(CIP)数据 MATLAB与控制系统仿真实践/赵广元编著.一北京 北京航空航天大学出版社,2009.8 ( MATLAB开发实例系列图书) ISBN978-7-81124-787-9 Ⅰ.M…·Ⅱ.赵…Ⅲ.①自动控制系统一计算机辅助计 算一软件包, MATLAB7.4—教材②自动控制系统一计算 机仿真一软件包, MATLAB7.4—教材Ⅳ.TP273TP391.9 中国版本图书馆CIP数据核字(2009)第073080号 MATLAB与控制系统仿真实践 赵广元编著 责任编辑陈守平刘亚军 北京航空航天大学出版社出版发行 北京市海淀区学院路37号(100191)发行部电话:(010)82317024传真:(010)82328026 http://www.buaapress.comcnE-mail:bhpress@263.net 北京市 印刷有限公司印装各地书店经销 开本:787mm×1092mm1/16印张:20字数:512千字 2009年8月第1版2009年8月第1次印刷印数:5000册 ISBN978-7-81124-787-9定价:34.00元 前言 MATLAB被称为 The Language of Technical computing,它面向理工科不同领域,功能 强大、使用方便,而更大的优点在于它的高度开放性。正因如此, MATLAB在理工多个学科 的仿真中成为首选工具。作者结合“ MATLAB语言与控制系统仿真”的教学实践与研究成 果,以 MATLAB R2007a为系统仿真平台,以清新、简洁的风格编写了本书。 1.本书结构与内容安排 本书在结构上包括上下两篇。上篇为 MATLAB语言基础,共7章;下篇为控制系统的 MATLAB仿真,共10章。 上篇主要内容有: MATLAB环境认识与操作, MATLAB语言数据类型和运算符等基础 知识, MATLAB的数学运算与符号运算, MATLAB语言的程序设计, MATLAB语言的二维 图形、三维图形和符号函数的绘制等绘图基础。同时,以基于GUⅠ设计工具 GUIDE的开发 为例简要介绍了 MATLAB GUI程序设计,初步介绍了 MATLAB的混合编程知识,并给出了 应用 MATLAB Builder for Java进行混合编程的实例。 下篇主要内容有:自动控制及其仿真概述;对 MATLAB仿真集成环境— Simulink的较 全面介绍,包括基本操作与设置、子系统及封装技术和S函数的编写等高级应用;基于MAT LAB的控制系统数学建模包括了不同函数模型的建立及各种系统模型之间的转换,方框图模 型的连接化简等;分别从直接判定和图解判定两方面来进行控制系统的稳定性分析;对控制系 统的时域分析分别从动态性能指标和稳态性能指标的分析岀发进行描述;对控制系统的根轧 迹分析及基于根轨迹的系统校正;对控制系统的频域分析与基于频域法的校正;控制系统的 PID控制器设计主要包括了PI控制器的作用分析及设计举例;非线性控制系统分析中首先 给出了非线性特性模块的构建举例,之后分别对使用相平面法和描述函数法进行了仿真分析。 各章的原理要点起提纲作用,也供回顾之用;同时对所使用的 MATLAB函数给出简明用法说 明。最后一章以两个课程设计综合实例演示了实践教学中 MATLAB的系统仿真应用。 2.本书的特点 本书结构清晰,内容翔实,图文并茂,并突出以下三点: 第一,适当扩展介绍 MATLAB。上篇对 MATLAB的介绍除尽可能满足控制系统仿真 需要,直接为下篇做铺垫外,作为扩展还简要介绍了 MATLAB GUⅠ程序设计和 MATLAB的 混合编程知识,这有利于读者更全面地认识 MATLAB。学生在其他课程的学习、参加竞赛以 及毕业设计等活动中主动应用了这两部分内容,证明以适当的篇幅进行 MATLAB的扩展介 绍是必要和有效的。 第二,以丰富的实例突出实践。通篇以大量实例展示 MATLAB操作及其在控制系统仿 真中的应用。各章中避免太多理论的重复讲解,而仅适当地对自动控制原理的已有结论作简 要介绍。对于不同例题的分析有助于引导读者对自动控制原理的深入理解,避免仅作函数的 使用介绍与举例。建议读者在使用本书时最好手头有一本自动控制原理的教材作参考 第三,紧密联系实际突出应用。通过课程设计综合实例的介绍,突出仿真的实际应用,达 到将书本知识与实际系统设计联系起来的目的。这两篇课程设计报告源于学生课程设计的优 秀作品,经进一步整理完善而形成 3.本书的适用对象 本书可作为自动控制、机电一体化、计算机仿真等专业的大专院校学生和研究生的教学参 考用书,也可作为自动控制相关领域工程技术人员和研究人员的参考资料。本书对 MATLAB 语言的介绍较为全面,也可供学习使用 MATLAB语言参考。书中所给综合实例则对相关课 程设计、毕业设计等有重要参考价值 4.致谢 本书成稿过程中,在结构安排方面得到陕西师范大学傅钢善教授的指点。对傅老师的指 点与鼓励表示诚挚的谢意 本书成稿后,东北大学人工智能与机器人硏究所潘峰博士仔细阅读了主体内容,提岀了诸 多宝贵意见。作者已按照其意见进行了修改。在此表示感谢 本书是西安邮电学院课程建设项目(院教[2007]26号)的部分成果。本门课程于2009年 被评为校级优秀课程。这里对课程建设小组其他成员的不懈努力表示感谢,对教务处的大力 支持表示感谢 感谢西安邮电学院信息与控制系主任范九伦教授的鼓励与大力支持,感谢自动化实验室 全体老师的无私帮助。 本书编写过程中,郑祺、魏美荣、张爱妮等做了部分仿真实验工作,马宏宇、白建华、赵晓莉 等做了大量资料查阅、文字校对工作,对他们的辛勤付出表示感谢 最后特别感谢妻子马泓波博士的全力支持 书中所有程序的源代码可在北京航空航天大学出版社(htp:/www.buaapres.com.cn/) 下载中心下载。同时,北京航空航天大学出版社联合MATLAB中文论坛(http://www iLoveMatlab.cn)为本书设立了在线交流版块,网址http://www.ilOveMatlab.cn/forum 156-1.html,有问必答!作者会第一时间在 MATLAB中文论坛勘误,也会根据读者要求陆续 上传更多案例和相关知识链接,还会随着 MATLAB版本的升级增添必要的内容以满足读者 的需求。希望这本不断“成长”的书能最大限度地解决您在学习、研究、工作中遇到的MAT LAB控制系统仿真相关问题 由于作者水平有限,加之时间仓促,书中的不足与疏忽之处,敬请读者批评指正 编者 2009年5月 目录 上篇 MATLAB语言基础 第1章 MATLAB环境认识与操作 1.1 MATLAB环境认识 1.1.1命令窗口 3335 1.1.2命令历史记录窗口 1.1.3工作空间… 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 1.2 MATLAB notebook及其使用 …11 1.2.1 MATLAB Notebook的启动 12 1.2.2 Notebook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 2.1 MATLAB语言的常量与变量 鲁· 2.1.1 MATLAB语言的常量 2.1.2 MATLAB语言的变量 16 2.2 MATLAB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 2.3 MATLAB语言的数据类型… 2.3.1 MATLAB语言的数据类型概述 888 2.3.2稀疏矩阵 2.3.3单元数组 22 2.3.4结构数组 25 2.4 MATLAB语言的基本语句结构………………………………………………28 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 3.1数组与矩阵的基本操作… ···鲁··,鲁·,·,·,··鲁·鲁 …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……………… 3.2 MATLAB的基本数值运算 ∴37 3.2.1算术运算 3.2.2关系运算 3.2.3逻辑运算 43 3.2.4运算优先级 44 3.3 MATLAB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 3.3.4 Laplace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 4.1 MATLAB语言的流程结构 52 4.1.1if,else和 elseif组成的条件转移结构 …52 4.1.2 switch,case和 otherwise组成的开关结构 53 4.1.3 while/for循环结构 54 4.1.4try和 catch组成的试探结构 54 4.1.5 MATLAE程序设计举例 55 4.2 MATLAB函数的编写 58 4.2.1 MATLAB函数基本结构…… ···.··..·;···.···· 4.2.2 MATLAB函数编写举例 3 MATLAB程序设计中的一些问题 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 1.1绘制二维图形的基本函数及示例 66 图形的修饰及示例 5.1.3多图绘制函数及示例 特殊应用二维图形的绘制 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 ·鲁 85 第6章 MATLAB GUI程序设计初步 86 6.1GUI设计工具 GUIDE简介 86 6.1.1 GUIDE的启动 86 6.1.2GUI界面的创建 6.2GUI程序设计示例 87 6.2.1“ Hello world”程序的设计 曹·,·非 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 7.1 MATLAB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 Compiler 95 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— MATLABG Builder forJava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 第8章自动控制及其仿真概述 8.1自动控制系统概述 8.1.1自动控制系统的基本形式及特点 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 8.2控制系统仿真概述 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 2.5控制系统仿真软件 本章小结 ….114 第9章 MATLAB的仿真集成环境—— Simulink ∴115 9.1 Simulink概述… …115 9.2 Simulink的基本界面操作 ………115 9.3 Simulink的功能模块及其操作 117 9.3.1 Simulink的功能模块 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 9.4 Simulink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 9.7 Simulink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 鲁·要 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状态空问函数模型简述……………… 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 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 10.6 Simulink图形化系统建模实例… 166 本章小结 ………………167 第∏1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 11.1.1 MATLAB直接判定的相关函数 169 11.1.2 MATLAB直接判定实例 ………………169 11.2系统稳定性的 MATLAB图解判定 …172 11.2.1 MATLAB图解判定的相关函数 172 11.2.2 MATLAB图解判定实例 172 11.3 MATLAB 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 77 12.1控制系统的动态性能指标分析 12.1.1控制系统的动态性能指标 77 12.1.2控制系统动态性能指标 MATLAB求取实例 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 12.3 MATLAB时域响应仿真的典型函数应用 188 12.3.1 MATLAB时域响应仿真的典型函数 188 12.3.2 MATLAB时域响应仿真的典型函数应用实例………………………………188 12.4 MATLAB/ Simulink图形化时域分析 192 12.4.1 MATLAB LTI Viewer时域分析实例 192 12.4.2 Simulink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 13.1.1 MATLAB根轨迹分析的相关函数… 13.1.2 MATLAB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 MATLAE的实例 ……216 13.3 MATLAB图形化根轨迹法分析与设计 220 13.3.1 MATLAB图形化根轨迹法分析与设计工具 rltool ∴…∴220 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 【实例截图】
【核心代码】
MATLAB与控制系统仿真实践,适合学习自动制方向的用MATLAB进行仿真的人士学习和参考
内容简介 本书以 MATLAB R2007a为仿真平台,以清新、简洁的风格介绍了 MATLAB语言基础及基 于 MATLAB的控制系统仿真。本书在结构上包括上下两篇共17章。上篇介绍 MATLAB语言 基础,并简要介绍了 MATLAB GUI程序设计和 MATLAB的混合编程知识,共7章;下篇介绍控制 系统的 MATLAB仿真,并提供了两个课程设计实例供学习参考,共10章 全书结构清晰,内容翔实,图文并茂,以丰富的实例突岀实践性,通过紧密联系实际突出实用性。 本书可作为自动控制等相关专业的教学参考用书,也可作为相关领域工程技术人员和研究人 员的参考资料。书中 MATLAB语言的介绍较为全面,可供 MATLAB语言入门者学习参考。书 中所给综合实例则对相关课程设计、毕业设计等有重要参考价值 图书在版编目(CIP)数据 MATLAB与控制系统仿真实践/赵广元编著.一北京 北京航空航天大学出版社,2009.8 ( MATLAB开发实例系列图书) ISBN978-7-81124-787-9 Ⅰ.M…·Ⅱ.赵…Ⅲ.①自动控制系统一计算机辅助计 算一软件包, MATLAB7.4—教材②自动控制系统一计算 机仿真一软件包, MATLAB7.4—教材Ⅳ.TP273TP391.9 中国版本图书馆CIP数据核字(2009)第073080号 MATLAB与控制系统仿真实践 赵广元编著 责任编辑陈守平刘亚军 北京航空航天大学出版社出版发行 北京市海淀区学院路37号(100191)发行部电话:(010)82317024传真:(010)82328026 http://www.buaapress.comcnE-mail:bhpress@263.net 北京市 印刷有限公司印装各地书店经销 开本:787mm×1092mm1/16印张:20字数:512千字 2009年8月第1版2009年8月第1次印刷印数:5000册 ISBN978-7-81124-787-9定价:34.00元 前言 MATLAB被称为 The Language of Technical computing,它面向理工科不同领域,功能 强大、使用方便,而更大的优点在于它的高度开放性。正因如此, MATLAB在理工多个学科 的仿真中成为首选工具。作者结合“ MATLAB语言与控制系统仿真”的教学实践与研究成 果,以 MATLAB R2007a为系统仿真平台,以清新、简洁的风格编写了本书。 1.本书结构与内容安排 本书在结构上包括上下两篇。上篇为 MATLAB语言基础,共7章;下篇为控制系统的 MATLAB仿真,共10章。 上篇主要内容有: MATLAB环境认识与操作, MATLAB语言数据类型和运算符等基础 知识, MATLAB的数学运算与符号运算, MATLAB语言的程序设计, MATLAB语言的二维 图形、三维图形和符号函数的绘制等绘图基础。同时,以基于GUⅠ设计工具 GUIDE的开发 为例简要介绍了 MATLAB GUI程序设计,初步介绍了 MATLAB的混合编程知识,并给出了 应用 MATLAB Builder for Java进行混合编程的实例。 下篇主要内容有:自动控制及其仿真概述;对 MATLAB仿真集成环境— Simulink的较 全面介绍,包括基本操作与设置、子系统及封装技术和S函数的编写等高级应用;基于MAT LAB的控制系统数学建模包括了不同函数模型的建立及各种系统模型之间的转换,方框图模 型的连接化简等;分别从直接判定和图解判定两方面来进行控制系统的稳定性分析;对控制系 统的时域分析分别从动态性能指标和稳态性能指标的分析岀发进行描述;对控制系统的根轧 迹分析及基于根轨迹的系统校正;对控制系统的频域分析与基于频域法的校正;控制系统的 PID控制器设计主要包括了PI控制器的作用分析及设计举例;非线性控制系统分析中首先 给出了非线性特性模块的构建举例,之后分别对使用相平面法和描述函数法进行了仿真分析。 各章的原理要点起提纲作用,也供回顾之用;同时对所使用的 MATLAB函数给出简明用法说 明。最后一章以两个课程设计综合实例演示了实践教学中 MATLAB的系统仿真应用。 2.本书的特点 本书结构清晰,内容翔实,图文并茂,并突出以下三点: 第一,适当扩展介绍 MATLAB。上篇对 MATLAB的介绍除尽可能满足控制系统仿真 需要,直接为下篇做铺垫外,作为扩展还简要介绍了 MATLAB GUⅠ程序设计和 MATLAB的 混合编程知识,这有利于读者更全面地认识 MATLAB。学生在其他课程的学习、参加竞赛以 及毕业设计等活动中主动应用了这两部分内容,证明以适当的篇幅进行 MATLAB的扩展介 绍是必要和有效的。 第二,以丰富的实例突出实践。通篇以大量实例展示 MATLAB操作及其在控制系统仿 真中的应用。各章中避免太多理论的重复讲解,而仅适当地对自动控制原理的已有结论作简 要介绍。对于不同例题的分析有助于引导读者对自动控制原理的深入理解,避免仅作函数的 使用介绍与举例。建议读者在使用本书时最好手头有一本自动控制原理的教材作参考 第三,紧密联系实际突出应用。通过课程设计综合实例的介绍,突出仿真的实际应用,达 到将书本知识与实际系统设计联系起来的目的。这两篇课程设计报告源于学生课程设计的优 秀作品,经进一步整理完善而形成 3.本书的适用对象 本书可作为自动控制、机电一体化、计算机仿真等专业的大专院校学生和研究生的教学参 考用书,也可作为自动控制相关领域工程技术人员和研究人员的参考资料。本书对 MATLAB 语言的介绍较为全面,也可供学习使用 MATLAB语言参考。书中所给综合实例则对相关课 程设计、毕业设计等有重要参考价值 4.致谢 本书成稿过程中,在结构安排方面得到陕西师范大学傅钢善教授的指点。对傅老师的指 点与鼓励表示诚挚的谢意 本书成稿后,东北大学人工智能与机器人硏究所潘峰博士仔细阅读了主体内容,提岀了诸 多宝贵意见。作者已按照其意见进行了修改。在此表示感谢 本书是西安邮电学院课程建设项目(院教[2007]26号)的部分成果。本门课程于2009年 被评为校级优秀课程。这里对课程建设小组其他成员的不懈努力表示感谢,对教务处的大力 支持表示感谢 感谢西安邮电学院信息与控制系主任范九伦教授的鼓励与大力支持,感谢自动化实验室 全体老师的无私帮助。 本书编写过程中,郑祺、魏美荣、张爱妮等做了部分仿真实验工作,马宏宇、白建华、赵晓莉 等做了大量资料查阅、文字校对工作,对他们的辛勤付出表示感谢 最后特别感谢妻子马泓波博士的全力支持 书中所有程序的源代码可在北京航空航天大学出版社(htp:/www.buaapres.com.cn/) 下载中心下载。同时,北京航空航天大学出版社联合MATLAB中文论坛(http://www iLoveMatlab.cn)为本书设立了在线交流版块,网址http://www.ilOveMatlab.cn/forum 156-1.html,有问必答!作者会第一时间在 MATLAB中文论坛勘误,也会根据读者要求陆续 上传更多案例和相关知识链接,还会随着 MATLAB版本的升级增添必要的内容以满足读者 的需求。希望这本不断“成长”的书能最大限度地解决您在学习、研究、工作中遇到的MAT LAB控制系统仿真相关问题 由于作者水平有限,加之时间仓促,书中的不足与疏忽之处,敬请读者批评指正 编者 2009年5月 目录 上篇 MATLAB语言基础 第1章 MATLAB环境认识与操作 1.1 MATLAB环境认识 1.1.1命令窗口 3335 1.1.2命令历史记录窗口 1.1.3工作空间… 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 1.2 MATLAB notebook及其使用 …11 1.2.1 MATLAB Notebook的启动 12 1.2.2 Notebook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 2.1 MATLAB语言的常量与变量 鲁· 2.1.1 MATLAB语言的常量 2.1.2 MATLAB语言的变量 16 2.2 MATLAB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 2.3 MATLAB语言的数据类型… 2.3.1 MATLAB语言的数据类型概述 888 2.3.2稀疏矩阵 2.3.3单元数组 22 2.3.4结构数组 25 2.4 MATLAB语言的基本语句结构………………………………………………28 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 3.1数组与矩阵的基本操作… ···鲁··,鲁·,·,·,··鲁·鲁 …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……………… 3.2 MATLAB的基本数值运算 ∴37 3.2.1算术运算 3.2.2关系运算 3.2.3逻辑运算 43 3.2.4运算优先级 44 3.3 MATLAB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 3.3.4 Laplace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 4.1 MATLAB语言的流程结构 52 4.1.1if,else和 elseif组成的条件转移结构 …52 4.1.2 switch,case和 otherwise组成的开关结构 53 4.1.3 while/for循环结构 54 4.1.4try和 catch组成的试探结构 54 4.1.5 MATLAE程序设计举例 55 4.2 MATLAB函数的编写 58 4.2.1 MATLAB函数基本结构…… ···.··..·;···.···· 4.2.2 MATLAB函数编写举例 3 MATLAB程序设计中的一些问题 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 1.1绘制二维图形的基本函数及示例 66 图形的修饰及示例 5.1.3多图绘制函数及示例 特殊应用二维图形的绘制 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 ·鲁 85 第6章 MATLAB GUI程序设计初步 86 6.1GUI设计工具 GUIDE简介 86 6.1.1 GUIDE的启动 86 6.1.2GUI界面的创建 6.2GUI程序设计示例 87 6.2.1“ Hello world”程序的设计 曹·,·非 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 7.1 MATLAB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 Compiler 95 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— MATLABG Builder forJava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 第8章自动控制及其仿真概述 8.1自动控制系统概述 8.1.1自动控制系统的基本形式及特点 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 8.2控制系统仿真概述 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 2.5控制系统仿真软件 本章小结 ….114 第9章 MATLAB的仿真集成环境—— Simulink ∴115 9.1 Simulink概述… …115 9.2 Simulink的基本界面操作 ………115 9.3 Simulink的功能模块及其操作 117 9.3.1 Simulink的功能模块 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 9.4 Simulink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 9.7 Simulink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 鲁·要 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状态空问函数模型简述……………… 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 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 10.6 Simulink图形化系统建模实例… 166 本章小结 ………………167 第∏1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 11.1.1 MATLAB直接判定的相关函数 169 11.1.2 MATLAB直接判定实例 ………………169 11.2系统稳定性的 MATLAB图解判定 …172 11.2.1 MATLAB图解判定的相关函数 172 11.2.2 MATLAB图解判定实例 172 11.3 MATLAB 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 77 12.1控制系统的动态性能指标分析 12.1.1控制系统的动态性能指标 77 12.1.2控制系统动态性能指标 MATLAB求取实例 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 12.3 MATLAB时域响应仿真的典型函数应用 188 12.3.1 MATLAB时域响应仿真的典型函数 188 12.3.2 MATLAB时域响应仿真的典型函数应用实例………………………………188 12.4 MATLAB/ Simulink图形化时域分析 192 12.4.1 MATLAB LTI Viewer时域分析实例 192 12.4.2 Simulink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 13.1.1 MATLAB根轨迹分析的相关函数… 13.1.2 MATLAB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 MATLAE的实例 ……216 13.3 MATLAB图形化根轨迹法分析与设计 220 13.3.1 MATLAB图形化根轨迹法分析与设计工具 rltool ∴…∴220 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 【实例截图】
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