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第一篇　MATLAB基础知识3

第1章　MATLAB基础3

1.1 MATLAB基本操作3

1.1.1 MATLAB简介3

1.1.2 MATLAB R2008a的安装与激活4

1.1.3 MATLAB R2008a基本操作11

1.1.4 MATLAB R2008帮助系统15

1.2　矩阵与数组16

1.2.1 MATLAB数据结构与语句结构16

1.2.2　矩阵的运算19

1.2.3　数组的运算24

1.2.4　向量25

1.3　多项式与数据拟合27

1.3.1 多项式27

1.3.2　数据拟合29

本章小结30

习题30

第2章　MATLAB绘图与M文件33

2.1　基本绘图函数33

2.1.1　二维图形基本绘制方法33

2.1.2　多窗口绘图38

2.1.3 单窗口多子图绘制39

2.1.4　三维图形绘制（plot3）41

2.2　图形标注42

2.2.1 坐标轴标注42

2.2.2 图例与文本标注43

2.2.3 图形窗口工具栏基本使用方法44

2.3　MATLAB程序控制46

2.3.1　循环结构46

2.3.2　if-else-end分支结构47

2.3.3　switch-case结构50

2.4　M文件编辑器51

2.4.1 M脚本文件51

2.4.2 M函数文件53

本章小结54

习题54

第二篇　控制系统计算机辅助分析与设计第3章　控制系统数学模型57

3.1　控制系统常用数学模型57

3.1.1 系统模型分类57

3.1.2　连续系统数学模型58

3.1.3 离散系统数学模型59

3.2　控制系统数学模型的MATLAB实现60

3.2.1　传递函数模型60

3.2.2　零极点增益模型64

3.2.3　状态空间模型66

3.3　系统模型的转换67

3.3.1 传递函数与状态空间模型之间的转换68

3.3.2　传递函数与零极点增益模型之间的转换71

3.3.3　状态空间模型与零极点增益模型之间的转换73

3.4　系统模型的连接75

3.4.1 系统模型的串联75

3.4.2　系统模型的并联78

3.4.3　系统模型的反馈连接81

本章小结84

习题84

第4章　控制系统计算机辅助分析87

4.1　控制系统稳定性分析87

4.1.1　稳定性的基本概念及必要条件87

4.1.2　根据特征方程根判定系统稳定性87

4.1.3　利用传递函数的极点判断系统的稳定性90

4.1.4　利用李亚普诺夫第二法判定系统的稳定性92

4.2　控制系统根轨迹分析94

4.2.1　控制系统的根轨迹分析基础知识94

4.2.2　根轨迹分析的MATLAB函数98

4.2.3　利用根轨迹图进行闭环系统性能分析107

4.2.4　参数根轨迹的绘制109

4.2.5　根轨迹的图形设计工具113

4.3　控制系统时域分析118

4.3.1　控制系统时域分析的一般方法118

4.3.2　控制系统时域分析函数的使用方法120

4.4　控制系统频域分析127

4.4.1　频域分析基本概念127

4.4.2　极坐标频率特性图的绘制129

4.4.3　对数频率特性图的绘制133

本章小结142

习题143

第5章　控制系统计算机辅助设计145

5.1　PID控制器的设计145

5.1.1　PID控制基本原理145

5.1.2　比例（P）控制及性能分析146

5.1.3　比例积分（PI）控制及性能分析148

5.1.4　比例微分（PD）控制及性能分析150

5.1.5　PID控制器的设计151

5.2　串联超前校正器设计160

5.2.1　超前校正网络的基本特性160

5.2.2 串联超前校正器的Bode图设计162

5.2.3 串联超前校正器的根轨迹图设计169

5.3　串联滞后校正器的设计173

5.3.1 滞后校正网络的基本特性173

5.3.2 串联滞后校正器的Bode图设计175

5.3.3 串联滞后校正器的根轨迹图设计180

5.4　串联滞后／超前校正器的设计184

5.4.1 串联滞后／超前校正网络的特性184

5.4.2 串联滞后／超前校正器的Bode图设计185

5.4.3 串联滞后／超前校正器的根轨迹图设计188

本章小结191

习题192

第三篇　Simulink与动态系统仿真设计第6章　Simulink仿真基础195

6.1 Simulink简介195

6.1.1 Simulink启动195

6.1.2 Simulink组成195

6.1.3 Simulink仿真过程197

6.2 Simulink建模与仿真基本方法197

6.2.1　简单模型的建立197

6.2.2　模块的参数设置201

6.2.3 仿真参数设置203

6.2.4　运行仿真与仿真输出204

6.3　Simulink模块库简介205

6.3.1　常用模块库205

6.3.2　连续系统模块库214

6.3.3　非连续系统模块库218

6.3.4　离散系统模块库219

6.3.5　逻辑与位操作模块库221

6.3.6　表格查询模块库222

6.3.7　数学操作模块库224

6.3.8　端口与子系统模块库225

6.3.9　信号属性操作模块库226

6.3.10　信号路由模块库227

6.3.11　接收模块库229

6.3.12　信号源模块库230

6.3.13　用户自定义功能模块库231

6.3.14　附加数据及离散系统模块库233

6.4　Simulink子系统234

6.4.1 子系统的创建方法234

6.4.2　子系统的封装方法235

本章小结239

习题239

第7章　动态系统Simulink建模与仿真241

7.1　动态系统Simulink仿真模型的建立241

7.1.1 由系统框图建立Simulink仿真模型241

7.1.2　由传递函数建立Simulink仿真模型243

7.1.3 由状态方程建立Simulink仿真模型245

7.1.4 由微分方程建立Simulink仿真模型246

7.2　动态系统Simulink仿真参数设置252

7.2.1　系统模块参数设置252

7.2.2 系统模型注释与信号标签设置253

7.2.3　Simulink仿真参数设置255

7.2.4　Scope选择与参数设置258

7.3　S-函数与Simulink仿真实例263

7.3.1 S-函数简介263

7.3.2 S-函数工作原理267

7.3.3 编写M文件的S-函数269

7.3.4 S-函数的封装281

7.3.5 S-函数编写实例281

本章小结286

习题286

第8章 控制系统Simulink建模与仿真实例289

8.1 PID控制器的Simuink仿真设计289

8.1.1 Ziegler-Nichols整定法289

8.1.2 临界比例带法290

8.1.3 衰减曲线法292

8.2　交流电机SPWM调速系统建模与动态仿真294

8.2.1 交流电机SPWM调速原理294

8.2.2　SPWM交流调速系统的Simulink建模与仿真分析296

8.3　大迟延系统的Simulink建模与仿真301

8.3.1 大迟延系统控制方法301

8.3.2 大迟延系统微分先行控制的Simulink仿真302

8.3.3　大迟延系统中间反馈控制的Simulink仿真303

8.3.4　大迟延系统Smith预估补偿控制的Simulink仿真304

8.4　Simulink环境下电力系统建模与仿真305

8.4.1 电力系统仿真工具箱简介305

8.4.2 电力系统仿真实例311

8.5　Simulink环境下神经网络建模与仿真318

8.5.1　神经网络工具箱简介318

8.5.2　神经网络的Simulink建模与仿真321

本章小结323

习题324

第四篇　模糊控制系统仿真设计327

第9章　模糊控制系统设计入门327

9.1　模糊集合与模糊关系327

9.1.1　模糊集合的定义327

9.1.2　模糊集合的表示327

9.1.3　模糊关系与模糊矩阵328

9.2　模糊语言330

9.2.1　模糊语言组成要素330

9.2.2　语言值331

9.2.3　语言变量331

9.3　模糊逻辑推理方法332

9.3.1　似然推理332

9.3.2　模糊逻辑的Zadeh推理法332

9.3.3　模糊逻辑的Mamdani推理法333

9.3.4　模糊逻辑Sugeno推理333

9.4　模糊控制系统结构334

9.4.1　一般模糊控制系统结构334

9.4.2　一般模糊控制器结构335

9.4.3 引入积分控制后的模糊控制器结构335

9.5　模糊-PID控制原理336

9.5.1　参数自调节模糊-PID控制原理337

9.5.2　参数自调节模糊-PID控制的参数整定方法337

9.6　模糊控制系统设计步骤及实例338

本章小结344

习题344

第10章　MATLAB R2008模糊逻辑工具箱基本用法345

10.1　模糊逻辑工具箱图形界面工具345

10.1.1　基本模糊推理系统编辑器345

10.1.2　隶属度函数编辑器（mfedit）348

10.1.3　模糊规则编辑器（Ruleedit）349

10.1.4　模糊规则观察器（RuleView）351

10.1.5　模糊推理输入输出曲面观察器（Surfview）351

10.2　模糊推理系统的建立、修改与存储管理352

10.2.1 newfis函数352

10.2.2 writefis函数353

10.2.3 readfis函数354

10.2.4 getfis函数354

10.2.5 showfis函数356

10.2.6 setfis函数357

10.3　输入输出语言变量及其语言值358

10.3.1 addvar函数359

10.3.2 rmvar函数359

10.4　模糊语言变量的隶属函数360

10.4.1　模糊语言变量隶属函数的操作函数360

10.4.2　隶属函数类型363

10.5　模糊规则的建立与修改373

10.5.1 addrule函数373

10.5.2 parsrule函数374

10.5.3 showrule函数374

10.6　模糊推理计算与解模糊化375

10.6.1 evalfis函数375

10.6.2 defuzz函数375

10.6.3 gensurf函数376

10.7 Sugeno型模糊逻辑推理377

本章小结378

习题379

第11章　模糊逻辑控制系统仿真实例381

11.1　一维模糊控制系统仿真设计381

11.1.1 一维模糊控制系统结构381

11.1.2　一维模糊控制器的仿真设计381

11.1.3　一维模糊控制系统Simulink仿真385

11.2　二维模糊控制系统仿真设计386

11.2.1　二维模糊控制系统基本结构386

11.2.2　二维模糊控制器的仿真设计386

11.2.3　二维模糊控制系统Simulink仿真390

11.3　模糊-PI双模控制系统仿真设计391

11.3.1　模糊-PI双模控制系统结构391

11.3.2　控制器设计391

11.3.3　模糊-PI双模控制Simulink建模仿真396

11.4　参数自调节模糊-PID控制器设计397

11.4.1　参数自调节模糊-PID控制系统结构397

11.4.2　模糊控制器的仿真设计398

11.4.3 系统Simulink模型的建立与仿真分析408

本章小结411

习题411

附录　MATLAB常用命令413

A．常用命令413

B．常用函数命令414

C．矩阵函数418

D．图形函数419

E．工具箱函数421

参考文献427