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MATLAB/Simulink与控制系统仿真（第3版）

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Full product details
Content Description

《MATLAB/Simulink与控制系统仿真（第3版）》从应用角度出发，系统地介绍了MATLAB/Simulink及其在自动控制中的应用，结合MATLAB/Simulink的使用，通过典型实例，全面阐述了自动控制的基本原理以及控制系统分析与设计的主要方法。《MATLAB/Simulink与控制系统仿真（第3版）》共分13章，包括自动控制系统与仿真概述、MATLAB计算基础、Simulink仿真、控制系统数学模型、时域分析法、根轨迹分析法、频域分析法、控制系统校正与综合、线性系统状态空间分析、线性系统状态空间设计、非线性系统、离散控制系统、最优控制系统等。各章通过精心设计的应用实例、综合实例和习题帮助读者理解和掌握自动控制原理以及MATLAB/Simulink相关功能和工具的使用。
Catalogue

第1章 自动控制系统与仿真概述
1.1 引言
1.2 自动控制系统基本概念
1.2.1 开环控制系统与闭环控制系统
1.2.2 闭环控制系统组成结构
1.2.3 反馈控制系统品质要求
1.3 自动控制系统分类
1.3.1 线性系统和非线性系统
1.3.2 离散系统和连续系统
1.3.3 恒值系统和随动系统
1.4 控制系统仿真基本概念
1.4.1 计算机仿真基本概念
1.4.2 控制系统仿真
1.4.3 控制系统计算机仿真基本过程
1.4.4 计算机仿真技术发展趋势
1.5 MATLAB/Simulink下的控制系统仿真
1.5.1 MATLAB适合控制系统仿真的特点
1.5.2 Simulink适合控制系统仿真的特点
1.6 MATLAB中控制相关的工具箱
第2章 MATLAB计算基础
2.1 引言
2.2 MATLAB概述
2.2.1 MATLAB发展历程
2.2.2 MATLAB系统构成
2.2.3 MATLAB 常用工具箱
2.3 MATLAB桌面操作环境
2.3.1 MATLAB启动和退出
2.3.2 MATLAB主菜单及功能
2.3.3 MATLAB命令窗口
2.3.4 MATLAB工作空间
2.3.5 MATLAB文件管理
2.3.6 MATLAB帮助使用
2.4 MATLAB数值计算
2.4.1 MATLAB数值类型
2.4.2 矩阵运算
2.5 关系运算和逻辑运算
2.6 符号运算
2.6.1 符号运算基础
2.6.2 控制系统中常用的符号运算
2.7 复数和复变函数运算
2.7.1 复数运算基础
2.7.2 拉普拉斯变换及逆变换
2.7.3 Z变换及其反变换
2.8 MATLAB常用绘图命令
2.9 MATLAB程序设计
2.9.1 MATLAB程序类型
2.9.2 MATLAB程序流程控制
2.9.3 MATLAB程序基本设计原则
第3章 Simulink仿真
3.1 引言
3.2 Simulink仿真概述
3.2.1 Simulink的启动与退出
3.2.2 Simulink建模仿真
3.3 Simulink的模块库简介
3.3.1 Simulink模块库分类
3.3.2 控制系统仿真中常用的模块
3.4 Simulink功能模块的处理
3.4.1 Simulink模块参数设置
3.4.2 Simulink模块的基本操作
3.4.3 Simulink模块间的连线处理
3.5 Simulink仿真设置
3.5.1 仿真器参数设置
3.5.2 工作空间数据导入/导出设置
3.6 Simulink仿真举例
3.7 Simulink自定义功能模块
3.7.1 自定义功能模块的创建
3.7.2 自定义功能模块的封装
3.8 S函数设计与应用
3.8.1 S函数设计模板
3.8.2 S函数设计举例
第4章 控制系统数学模型
4.1 引言
4.2 动态过程微分方程描述
4.3 拉氏变换与控制系统模型
4.4 数学模型描述
4.4.1 传递函数模型
4.4.2 零极点形式的数学模型
4.4.3 状态空间模型
4.5 MATLAB/Simulink在模型中的应用
4.5.1 多项式处理相关的函数
4.5.2 建立传递函数相关的函数
4.5.3 建立零极点形式的数学模型相关函数
4.5.4 建立状态空间模型相关的函数
4.5.5 Simulink中的控制系统模型表示
4.5.6 Simulink中模型与状态空间模型的转化
4.5.7 应用实例
4.6 系统模型转换及连接
4.6.1 模型转换
4.6.2 模型连接
4.6.3 模型连接的MATLAB实现
4.7 非线性数学模型的线性化
4.8 综合实例及MATLAB/Simulink应用
习题
第5章 时域分析法
5.1 引言
5.2 时域响应分析
5.2.1 典型输入
5.2.2 线性系统时域响应一般求法
5.2.3 时域响应性能指标
5.2.4 一阶和二阶系统的时域响应
5.2.5 高阶系统的时域分析
5.3 MATLAB/Simulink在时域分析中的应用
5.3.1 时域分析中MATLAB函数的应用
5.3.2 时域响应性能指标求取
5.3.3 二阶系统参数对时域响应性能的影响
5.3.4 改善系统时域响应性能的一些措施
5.3.5 LTI Viewer应用
5.4 稳定性分析
5.4.1 稳定性基本概念
5.4.2 稳定性判据
5.4.3 稳态误差分析
5.4.4 MATLAB在稳定性分析中的应用
5.5 综合实例及MATLAB/Simulink应用
习题
第6章 根轨迹分析法
6.1 引言
6.2 根轨迹定义
6.3 根轨迹法基础
6.3.1 幅值条件和相角条件
6.3.2 绘制根轨迹的一般法则
6.3.3 与根轨迹分析相关的MATLAB函数
6.3.4 根轨迹分析与设计工具rltool
6.3.5 利用MATLAB绘制根轨迹图举例
6.4 其他形式的根轨迹
6.4.1 正反馈系统的根轨迹
6.4.2 参数根轨迹
6.4.3 时滞系统的根轨迹
6.4.4 利用MATLAB绘制其他形式的根轨迹举例
6.5 用根轨迹法分析系统的暂态特性
6.6 综合实例及MATLAB/Simulink应用
习题
第7章 频域分析法
7.1 引言
7.2 频率特性基本概念
7.2.1 频率特性定义
7.2.2 频域分析法的特点
7.2.3 频域性能指标
7.3 频率特性的表示方法
7.3.1 极坐标图（Nyquist图）
7.3.2 对数坐标图（Bode图）
7.3.3 对数幅相图（Nichols图）
7.3.4 典型环节的频率特性
7.4 系统开环频率特性作图
7.4.1 开环对数频率特性作图
7.4.2 开环极坐标作图
7.5 频率响应分析
7.5.1 开环频率特性的性能分析
7.5.2 闭环频率特性的性能分析
7.6 MATLAB在频率法中的应用
7.6.1 求取和绘制频率响应曲线相关的函数
7.6.2 应用实例
7.7 频率法的稳定性分析
7.7.1 Nyquist稳定判据
7.7.2 稳定裕度
7.7.3 MATLAB在稳定性分析中的应用
7.8 综合实例及MATLAB/Simulink应用
习题
第8章 控制系统校正与综合
8.1 引言
8.2 控制系统校正与综合基础
8.2.1 控制系统性能指标
8.2.2 控制系统校正概述
8.3 PID控制器设计及MATLAB/Simulink应用
8.3.1 PID控制器概述
8.3.2 比例（P）控制
8.3.3 比例微分（PD）控制
8.3.4 积分（I）控制
8.3.5 比例积分（PI）控制
8.3.6 比例积分微分（PID）控制
8.3.7 PID控制器参数整定
8.4 控制系统校正的根轨迹法
8.4.1 基于根轨迹法的超前校正
8.4.2 基于根轨迹法的滞后校正
8.4.3 基于根轨迹法的超前滞后校正
8.4.4 MATLAB/Simulink在根轨迹法校正中的应用
8.5 控制系统校正的频率响应法
8.5.1 基于频率法的超前校正
8.5.2 基于频率法的滞后校正
8.5.3 MATLAB/Simulink在频率响应法校正中的应用
8.6 综合实例及MATLAB/Simulink应用
习题
第9章 线性系统状态空间分析
9.1 引言
9.2 线性系统状态空间基础
9.2.1 状态空间基本概念
9.2.2 状态空间实现
9.2.3 状态空间的标准型
9.2.4 状态方程求解
9.2.5 MATLAB/Simulink在线性系统状态空间描述中的应用
9.3 线性系统的状态可控性与状态可观性
9.3.1 状态可控性
9.3.2 状态可观性
9.3.3 对偶系统和对偶原理
9.3.4 可控标准型和可观标准型
9.3.5 MATLAB在可控和可观标准型中的

Introduction

本书的第1版（2005年出版）和第2版（2008年出版）已被国内多所院校作为电子信息类课程的教材和教辅参考书，根据读者的需求、控制系统的发展，以及 MATLAB和Simulink软件版本的升级，我们编写了本书的第3版。

社会生产力的不断发展和人们生活质量的不断提高，必将对控制理论、技术、系统与应用提出越来越多、越来越高的要求，因此有必要进一步加强、加深对这方面的研究。作为控制理论与控制工程及其计算机仿真的强有力工具，近年来MATLAB/ Simulink得到了业界的一致认可，在控制系统仿真、分析与设计方面得到了广泛应用，其自身也因此得到了迅速发展，功能不断扩充，现已发展至7.0版本。实践已表明MATLAB/Simulink的确是一个功能强大、形象逼真、便于操作的软件工具。

为了更好地推动MATLAB/Simulink在控制系统仿真、分析与设计中的应用，在借鉴以往类似书籍与教材经验并弥补其中不足的基础上，我们结合日常的科研和教学工作编撰了此书。全书从实用角度出发，通过大量典型的样例，对MATLAB 7.0/Simulink 6.0的功能、操作及其在自动控制中的应用进行详细论述。书中所述的大部分内容和例子，我们已在本科生和研究生有关控制理论与控制工程的科研和教学实践中做过试验与验证，是我们多年来教学与科研的结晶。

全书共分13章，内容包括MATLAB/Simulink介绍、控制系统数学模型、时域分析法、根轨迹分析法、频域分析法、控制系统校正与综合、线性系统状态空间分析与设计、非线性系统、离散控制系统等。各章通过精心设计的应用实例来帮助读者理解和掌握自动控制原理以及MATLAB/Simulink在控制系统仿真中的应用。全书内容深入浅出、图文并茂，各章节之间既相互联系又相对独立，读者可根据自己需要选择阅读。本书既可作为自动控制、机械电子、信息处理、计算机仿真、计算机应用等大专院校学生和研究生教学参考用书，也可供自动控制、计算机仿真及其相关领域工程技术和研究人员参考。

本书第1章由陈国顺、王胜开编写，第2～8章由王正林编写，第9章、第10章由陈国顺、王正林编写，第11章、第12章由王胜开、陈国顺编写，参与本书编写的还有王祺、夏路生、王伟欣、朱桂莲、邓祈、钟救元、刘玉芳、肖邵英、王晓丽、朱艳、钟颂飞、王权。全书由王正林、王胜开统稿。

汪仁先教授在百忙中审阅了全书，提出了许多宝贵的修改意见，在此表示衷心感谢。

在本书编写过程中，孙一康教授、余达太教授、安世奇教授、刘增良教授给予了大力指导与支持，在此一并表示感谢。

由于时间仓促、作者水平和经验有限，书中错漏之处在所难免，敬请读者指正。

编著者
Content Description

《MATLAB/Simulink与控制系统仿真（第3版）》从应用角度出发，系统地介绍了MATLAB/Simulink及其在自动控制中的应用，结合MATLAB/Simulink的使用，通过典型实例，全面阐述了自动控制的基本原理以及控制系统分析与设计的主要方法。《MATLAB/Simulink与控制系统仿真（第3版）》共分13章，包括自动控制系统与仿真概述、MATLAB计算基础、Simulink仿真、控制系统数学模型、时域分析法、根轨迹分析法、频域分析法、控制系统校正与综合、线性系统状态空间分析、线性系统状态空间设计、非线性系统、离散控制系统、最优控制系统等。各章通过精心设计的应用实例、综合实例和习题帮助读者理解和掌握自动控制原理以及MATLAB/Simulink相关功能和工具的使用。
Catalogue

第1章 自动控制系统与仿真概述
1.1 引言
1.2 自动控制系统基本概念
1.2.1 开环控制系统与闭环控制系统
1.2.2 闭环控制系统组成结构
1.2.3 反馈控制系统品质要求
1.3 自动控制系统分类
1.3.1 线性系统和非线性系统
1.3.2 离散系统和连续系统
1.3.3 恒值系统和随动系统
1.4 控制系统仿真基本概念
1.4.1 计算机仿真基本概念
1.4.2 控制系统仿真
1.4.3 控制系统计算机仿真基本过程
1.4.4 计算机仿真技术发展趋势
1.5 MATLAB/Simulink下的控制系统仿真
1.5.1 MATLAB适合控制系统仿真的特点
1.5.2 Simulink适合控制系统仿真的特点
1.6 MATLAB中控制相关的工具箱
第2章 MATLAB计算基础
2.1 引言
2.2 MATLAB概述
2.2.1 MATLAB发展历程
2.2.2 MATLAB系统构成
2.2.3 MATLAB 常用工具箱
2.3 MATLAB桌面操作环境
2.3.1 MATLAB启动和退出
2.3.2 MATLAB主菜单及功能
2.3.3 MATLAB命令窗口
2.3.4 MATLAB工作空间
2.3.5 MATLAB文件管理
2.3.6 MATLAB帮助使用
2.4 MATLAB数值计算
2.4.1 MATLAB数值类型
2.4.2 矩阵运算
2.5 关系运算和逻辑运算
2.6 符号运算
2.6.1 符号运算基础
2.6.2 控制系统中常用的符号运算
2.7 复数和复变函数运算
2.7.1 复数运算基础
2.7.2 拉普拉斯变换及逆变换
2.7.3 Z变换及其反变换
2.8 MATLAB常用绘图命令
2.9 MATLAB程序设计
2.9.1 MATLAB程序类型
2.9.2 MATLAB程序流程控制
2.9.3 MATLAB程序基本设计原则
第3章 Simulink仿真
3.1 引言
3.2 Simulink仿真概述
3.2.1 Simulink的启动与退出
3.2.2 Simulink建模仿真
3.3 Simulink的模块库简介
3.3.1 Simulink模块库分类
3.3.2 控制系统仿真中常用的模块
3.4 Simulink功能模块的处理
3.4.1 Simulink模块参数设置
3.4.2 Simulink模块的基本操作
3.4.3 Simulink模块间的连线处理
3.5 Simulink仿真设置
3.5.1 仿真器参数设置
3.5.2 工作空间数据导入/导出设置
3.6 Simulink仿真举例
3.7 Simulink自定义功能模块
3.7.1 自定义功能模块的创建
3.7.2 自定义功能模块的封装
3.8 S函数设计与应用
3.8.1 S函数设计模板
3.8.2 S函数设计举例
第4章 控制系统数学模型
4.1 引言
4.2 动态过程微分方程描述
4.3 拉氏变换与控制系统模型
4.4 数学模型描述
4.4.1 传递函数模型
4.4.2 零极点形式的数学模型
4.4.3 状态空间模型
4.5 MATLAB/Simulink在模型中的应用
4.5.1 多项式处理相关的函数
4.5.2 建立传递函数相关的函数
4.5.3 建立零极点形式的数学模型相关函数
4.5.4 建立状态空间模型相关的函数
4.5.5 Simulink中的控制系统模型表示
4.5.6 Simulink中模型与状态空间模型的转化
4.5.7 应用实例
4.6 系统模型转换及连接
4.6.1 模型转换
4.6.2 模型连接
4.6.3 模型连接的MATLAB实现
4.7 非线性数学模型的线性化
4.8 综合实例及MATLAB/Simulink应用
习题
第5章 时域分析法
5.1 引言
5.2 时域响应分析
5.2.1 典型输入
5.2.2 线性系统时域响应一般求法
5.2.3 时域响应性能指标
5.2.4 一阶和二阶系统的时域响应
5.2.5 高阶系统的时域分析
5.3 MATLAB/Simulink在时域分析中的应用
5.3.1 时域分析中MATLAB函数的应用
5.3.2 时域响应性能指标求取
5.3.3 二阶系统参数对时域响应性能的影响
5.3.4 改善系统时域响应性能的一些措施
5.3.5 LTI Viewer应用
5.4 稳定性分析
5.4.1 稳定性基本概念
5.4.2 稳定性判据
5.4.3 稳态误差分析
5.4.4 MATLAB在稳定性分析中的应用
5.5 综合实例及MATLAB/Simulink应用
习题
第6章 根轨迹分析法
6.1 引言
6.2 根轨迹定义
6.3 根轨迹法基础
6.3.1 幅值条件和相角条件
6.3.2 绘制根轨迹的一般法则
6.3.3 与根轨迹分析相关的MATLAB函数
6.3.4 根轨迹分析与设计工具rltool
6.3.5 利用MATLAB绘制根轨迹图举例
6.4 其他形式的根轨迹
6.4.1 正反馈系统的根轨迹
6.4.2 参数根轨迹
6.4.3 时滞系统的根轨迹
6.4.4 利用MATLAB绘制其他形式的根轨迹举例
6.5 用根轨迹法分析系统的暂态特性
6.6 综合实例及MATLAB/Simulink应用
习题
第7章 频域分析法
7.1 引言
7.2 频率特性基本概念
7.2.1 频率特性定义
7.2.2 频域分析法的特点
7.2.3 频域性能指标
7.3 频率特性的表示方法
7.3.1 极坐标图（Nyquist图）
7.3.2 对数坐标图（Bode图）
7.3.3 对数幅相图（Nichols图）
7.3.4 典型环节的频率特性
7.4 系统开环频率特性作图
7.4.1 开环对数频率特性作图
7.4.2 开环极坐标作图
7.5 频率响应分析
7.5.1 开环频率特性的性能分析
7.5.2 闭环频率特性的性能分析
7.6 MATLAB在频率法中的应用
7.6.1 求取和绘制频率响应曲线相关的函数
7.6.2 应用实例
7.7 频率法的稳定性分析
7.7.1 Nyquist稳定判据
7.7.2 稳定裕度
7.7.3 MATLAB在稳定性分析中的应用
7.8 综合实例及MATLAB/Simulink应用
习题
第8章 控制系统校正与综合
8.1 引言
8.2 控制系统校正与综合基础
8.2.1 控制系统性能指标
8.2.2 控制系统校正概述
8.3 PID控制器设计及MATLAB/Simulink应用
8.3.1 PID控制器概述
8.3.2 比例（P）控制
8.3.3 比例微分（PD）控制
8.3.4 积分（I）控制
8.3.5 比例积分（PI）控制
8.3.6 比例积分微分（PID）控制
8.3.7 PID控制器参数整定
8.4 控制系统校正的根轨迹法
8.4.1 基于根轨迹法的超前校正
8.4.2 基于根轨迹法的滞后校正
8.4.3 基于根轨迹法的超前滞后校正
8.4.4 MATLAB/Simulink在根轨迹法校正中的应用
8.5 控制系统校正的频率响应法
8.5.1 基于频率法的超前校正
8.5.2 基于频率法的滞后校正
8.5.3 MATLAB/Simulink在频率响应法校正中的应用
8.6 综合实例及MATLAB/Simulink应用
习题
第9章 线性系统状态空间分析
9.1 引言
9.2 线性系统状态空间基础
9.2.1 状态空间基本概念
9.2.2 状态空间实现
9.2.3 状态空间的标准型
9.2.4 状态方程求解
9.2.5 MATLAB/Simulink在线性系统状态空间描述中的应用
9.3 线性系统的状态可控性与状态可观性
9.3.1 状态可控性
9.3.2 状态可观性
9.3.3 对偶系统和对偶原理
9.3.4 可控标准型和可观标准型
9.3.5 MATLAB在可控和可观标准型中的

Introduction

本书的第1版（2005年出版）和第2版（2008年出版）已被国内多所院校作为电子信息类课程的教材和教辅参考书，根据读者的需求、控制系统的发展，以及 MATLAB和Simulink软件版本的升级，我们编写了本书的第3版。

社会生产力的不断发展和人们生活质量的不断提高，必将对控制理论、技术、系统与应用提出越来越多、越来越高的要求，因此有必要进一步加强、加深对这方面的研究。作为控制理论与控制工程及其计算机仿真的强有力工具，近年来MATLAB/ Simulink得到了业界的一致认可，在控制系统仿真、分析与设计方面得到了广泛应用，其自身也因此得到了迅速发展，功能不断扩充，现已发展至7.0版本。实践已表明MATLAB/Simulink的确是一个功能强大、形象逼真、便于操作的软件工具。

为了更好地推动MATLAB/Simulink在控制系统仿真、分析与设计中的应用，在借鉴以往类似书籍与教材经验并弥补其中不足的基础上，我们结合日常的科研和教学工作编撰了此书。全书从实用角度出发，通过大量典型的样例，对MATLAB 7.0/Simulink 6.0的功能、操作及其在自动控制中的应用进行详细论述。书中所述的大部分内容和例子，我们已在本科生和研究生有关控制理论与控制工程的科研和教学实践中做过试验与验证，是我们多年来教学与科研的结晶。

全书共分13章，内容包括MATLAB/Simulink介绍、控制系统数学模型、时域分析法、根轨迹分析法、频域分析法、控制系统校正与综合、线性系统状态空间分析与设计、非线性系统、离散控制系统等。各章通过精心设计的应用实例来帮助读者理解和掌握自动控制原理以及MATLAB/Simulink在控制系统仿真中的应用。全书内容深入浅出、图文并茂，各章节之间既相互联系又相对独立，读者可根据自己需要选择阅读。本书既可作为自动控制、机械电子、信息处理、计算机仿真、计算机应用等大专院校学生和研究生教学参考用书，也可供自动控制、计算机仿真及其相关领域工程技术和研究人员参考。

本书第1章由陈国顺、王胜开编写，第2～8章由王正林编写，第9章、第10章由陈国顺、王正林编写，第11章、第12章由王胜开、陈国顺编写，参与本书编写的还有王祺、夏路生、王伟欣、朱桂莲、邓祈、钟救元、刘玉芳、肖邵英、王晓丽、朱艳、钟颂飞、王权。全书由王正林、王胜开统稿。

汪仁先教授在百忙中审阅了全书，提出了许多宝贵的修改意见，在此表示衷心感谢。

在本书编写过程中，孙一康教授、余达太教授、安世奇教授、刘增良教授给予了大力指导与支持，在此一并表示感谢。

由于时间仓促、作者水平和经验有限，书中错漏之处在所难免，敬请读者指正。

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MATLAB/Simulink与控制系统仿真（第3版）

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