计算机仿真技术与CAD 基于MATLAB的控制系统 第3版2025|PDF|Epub|mobi|kindle电子书版本百度云盘下载

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第0章 绪论1

0.1仿真技术简介1

0.2计算机仿真技术的发展概况3

0.3计算机仿真技术的应用4

0.4控制系统计算机辅助设计的主要内容及其应用5

0.5基于MATLAB的控制系统仿真的现状6

习题7

第1章 仿真软件——MATLAB8

1.1 MATLAB的功能特点8

1.2 MATLAB的基本操作12

1.3 MATLAB的控制语句19

1.3.1循环语句19

1.3.2程序流控制语句20

1.3.3条件转移语句21

1.4 MATLAB的绘图功能23

1.4.1二维图形23

1.4.2三维图形28

1.4.3图像处理30

1.5 MATLAB的数值运算31

1.5.1矩阵运算31

1.5.2向量运算40

1.5.3关系和逻辑运算42

1.5.4多项式运算43

1.5.5数据分析47

1.5.6函数极值49

1.5.7代数方程求解50

1.5.8微分方程求解51

1.5.9函数积分52

1.6 MATLAB的符号运算53

1.6.1符号表达式的生成54

1.6.2符号表达式的基本运算55

1.6.3符号表达式的微积分57

1.6.4符号表达式的变换60

1.6.5符号表达式的求解61

1.7 MATLAB的文件I/O63

1.7.1处理二进制文件63

1.7.2处理文本文件66

1.8 MATLAB的图形界面67

1.9 MATLAB编译器69

1.9.1创建MEX文件69

1.9.2创建EXE文件71

本章小结72

习题73

第2章 控制系统的数学模型及其转换74

2.1线性系统数学模型的基本描述方法74

2.2系统数学模型间的相互转换78

2.3系统模型的连接84

2.4典型系统的生成91

2.5系统的离散化和连续化93

2.6系统的特性值95

本章小结96

习题96

第3章 连续系统的数字仿真98

3.1数值积分法98

3.1.1欧拉法98

3.1.2梯形法99

3.1.3预估-校正法99

3.1.4龙格-库塔法99

3.1.5关于仿真数值积分法的几点讨论101

3.2面向系统传递函数的仿真102

3.3面向系统结构图的仿真104

3.3.1典型环节的确定104

3.3.2连接矩阵105

3.3.3确定系统的状态方程106

3.3.4面向结构图的数字仿真程序107

3.4连续系统的快速仿真108

3.4.1增广矩阵法的基本原理109

3.4.2典型输入函数的增广矩阵109

本章小结111

习题111

第4章 连续系统按环节离散化的数字仿真112

4.1连续系统的离散化112

4.2典型环节的离散系数及其差分方程113

4.3非线性系统的数字仿真方法115

4.4连续系统按环节离散化的数字仿真程序117

本章小结120

习题120

第5章 采样控制系统的数字仿真122

5.1采样控制系统122

5.2模拟调节器的数字化仿真方法122

5.3采样控制系统的数字仿真程序123

5.3.1数字控制器的程序实现124

5.3.2连续部分的程序实现124

5.3.3程序框图及仿真程序125

5.4关于纯滞后环节的数字仿真127

本章小结128

习题128

第6章 动态仿真集成环境——Simulink130

6.1 Simulink简介130

6.1.1 Simulink的启动130

6.1.2 Simulink库浏览窗口的功能菜单131

6.1.3仿真模块集131

6.2模型的构造145

6.2.1模型编辑窗口145

6.2.2对象的选定147

6.2.3模块的操作148

6.2.4模块间的连线149

6.2.5模型的保存149

6.2.6模块名字的处理150

6.2.7模块内部参数的修改151

6.2.8模块的标量扩展151

6.3连续系统的数字仿真152

6.3.1利用Simulink菜单命令进行仿真152

6.3.2仿真结果分析158

6.3.3利用MATLAB的指令操作方式进行仿真162

6.3.4模块参数的动态交换164

6.3.5 Simulink调试器166

6.4离散系统的数字仿真167

6.5仿真系统的线性化模型170

6.6创建子系统174

6.7封装编辑器176

6.7.1参数（Parameters）页面176

6.7.2图标（Icon）页面178

6.7.3初始化（Initialization）页面180

6.7.4描述（Documentation）页面180

6.7.5功能按钮180

6.8条件子系统182

本章小结187

习题187

第7章 控制系统的计算机辅助分析189

7.1控制系统的稳定性分析189

7.2控制系统的时域分析192

7.3根轨迹分析199

7.4控制系统的频域分析202

7.5系统的能控性和能观测性分析214

7.5.1系统的能控性和能观测性214

7.5.2将系统按能控和不能控进行分解216

7.5.3将系统按能观测性和不能观测性进行分解216

7.6系统模型的降阶217

7.6.1平衡实现217

7.6.2模型降阶218

本章小结220

习题220

第8章 控制系统的计算机辅助设计222

8.1频率法的串联校正222

8.1.1基于频率响应法的串联超前校正222

8.1.2基于频率响应法的串联滞后校正225

8.1.3基于频率响应法的串联滞后-超前校正228

8.2状态反馈和状态观测器的设计231

8.2.1状态反馈232

8.2.2状态观测器234

8.2.3带状态观测器的状态反馈系统238

8.2.4离散系统的极点配置和状态观测器239

8.2.5系统解耦240

8.2.6系统估计器244

8.2.7系统控制器244

8.3最优控制系统设计245

8.3.1状态反馈的线性二次型最优控制245

8.3.2输出反馈的线性二次型最优控制250

本章小结251

习题252

第9章 基于MATLAB工具箱的控制系统分析与设计253

9.1控制系统工具箱简介253

9.2线性时不变系统的对象模型254

9.2.1 LTI对象254

9.2.2模型建立及模型转换函数255

9.2.3 LTI对象属性的存取和设置259

9.3线性时不变系统浏览器——LTI Viewer262

9.4单输入单输出系统设计工具——SISO Design Tool266

9.4.1MATLAB 7.5的SISO Design Tool267

9.4.2 MATLAB 6.5的SISO Design Tool273

9.5非线性控制系统设计277

9.5.1 MATLAB 7.5版的Signal Constraint模块及其应用277

9.5.2 MATLAB 6.5版的NCD Blockset模块及其应用285

9.5.3求解其他非线性控制系统的设计问题290

本章小结292

习题292

第10章 Simulink的扩展工具——S-函数293

10.1S-函数简介293

10.2 S-函数的建立296

10.2.1用M文件创建S-函数297

10.2.2用C语言创建S-函数307

10.3 S-函数编译器313

10.4 S-函数包装程序315

本章小结316

习题316

附录A MATLAB函数一览表317

附录B MATLAB函数分类索引325

参考文献330