MATLAB與控制系統(tǒng)仿真實踐(第3版)
定 價：45 元
- 作者：趙廣元 著
- 出版時間：2016/10/1
- ISBN：9787512422261
- 出 版 社：北京航空航天大學出版社
- 中圖法分類：TP273
- 頁碼：
- 紙張：膠版紙
- 版次：1
- 開本：16K
《MATLAB與控制系統(tǒng)仿真實踐（第3版）》一書以MATLAB R2015b為仿真平臺，以清新、簡潔的風格介紹了MATLAB語言基礎及基于MATLAB的控制系統(tǒng)仿真。本書在結構上包括上下兩篇共17章。上篇介紹MATLAB語言基礎；為滿足新的教學需求，還加入了MATLAB/Simulink與開源電子設計平臺Arduino的交互應用，共8章。下篇介紹控制系統(tǒng)的MATLAB仿真，并提供了兩個課程設計案例供學習參考，共9章。
全書結構清晰，內容翔實，圖文并茂，以豐富的實例突出實踐性，通過緊密聯(lián)系實際突出應用性。
《MATLAB與控制系統(tǒng)仿真實踐（第3版）》一書可作為自動控制等相關專業(yè)的教學參考用書，也可作為相關領域工程技術人員和研究人員的參考資料。書中MATLAB語言的介紹較為全面，可供MATLAB語言入門者學習參考。書中所給綜合實例則對相關課程設計、畢業(yè)設計等有重要參考價值。
MATLAB與控制系統(tǒng)仿真實踐(第3版)
本書曾榮獲“第三屆中國大學出版社圖書獎優(yōu)秀教材獎二等獎”和“2016年陜西省普通高等學校優(yōu)秀教材二等獎”。
《MATLAB與控制系統(tǒng)仿真實踐（第3版）》一書中內容的講解通俗易懂，目前已經(jīng)被國內100多家高校的老師選為教材。隨書配有課件、程序源代碼、實驗教材的電子版、綜合試題集，相關講解視頻免費放在MATLAB中文論壇上供讀者學習使用。
第3版前言
MATLAB被稱為The Language of Technical Computing，它面向理工科不同領域，功能強大，使用方便，而更大的優(yōu)點在于它的高度開放性。正因如此，MATLAB在理工多個學科的仿真中成為首選工具。作者結合“MATLAB語言與控制系統(tǒng)仿真”的教學實踐與研究成果，以MATLAB R2015b為系統(tǒng)仿真平臺，在本書前一版的基礎上進行了完善。
本版在結構上仍與前兩版相同，但略作調整。上篇為MATLAB語言基礎，共8章；下篇為控制系統(tǒng)的MATLAB仿真，共9章。
上篇主要內容有：MATLAB環(huán)境認識與操作；MATLAB語言數(shù)據(jù)類型和運算符等基礎知識；MATLAB的數(shù)學運算與符號運算；MATLAB語言的程序設計；MATLAB語言的繪圖基礎；基于GUI設計工具GUIDE的MATLAB GUI程序設計；MATLAB仿真集成環(huán)境——Simulink； MATLAB/Simulink與開源電子設計平臺Arduino的交互控制。為控制篇幅，去掉了原第2版中的“MATLAB的混合編程初步”一章，但仍會將該章節(jié)的內容以二維碼掃描下載的形式給出，以供學習參考。
下篇主要內容有：自動控制及其仿真概述；基于MATLAB的控制系統(tǒng)數(shù)學建模；控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析；控制系統(tǒng)的時域分析；控制系統(tǒng)的根軌跡分析與校正；控制系統(tǒng)的頻域分析與校正；控制系統(tǒng)的PID控制器設計；非線性控制系統(tǒng)分析。各章的原理要點起提綱作用，也供回顧之用；同時對所使用的MATLAB函數(shù)給出簡明用法說明。最后一章以兩個課程設計綜合實例演示了實踐教學中MATLAB的系統(tǒng)仿真應用。
本書仍保持原有特點，即適當擴展介紹MATLAB、以豐富的實例突出實踐、緊密聯(lián)系實際突出應用。值得說明的是，根據(jù)作者近幾年創(chuàng)客教育的實踐認知，專門介紹了MATLAB/Simulink與Arduino的交互控制，希望有助于提升學習者的實踐與創(chuàng)新能力。
作者感謝為本書寫作與出版提供了幫助的所有人。本次改版，還要感謝東北大學薛定宇教授的鼓勵，再次感謝北京航空航天大學出版社的陳守平編輯，感謝妻子馬泓波博士、兒子趙沛然的全力支持。同時，感謝學生王超、馬霏、尚秋燕、王平、馬宇娟、穆童杰、白嘉慶、耿銳、吳茜、王怡芮、賈凱婷、丁庭斌、趙亞峰、師麗娜、王博偉、王垚垚、蔡媛媛、劉海燕等在驗證程序、校對文字方面所做的工作。本書有幸獲2013年第三屆中國大學出版社圖書獎優(yōu)秀教材獎二等獎、2016年陜西省普通高等學校優(yōu)秀教材二等獎，作者也感謝所有讀者的厚愛!
本書配有電子課件、實驗教材電子版、綜合試題集，僅供訂購教材的教師使用，索取郵箱goodtextbook@126.com，聯(lián)系電話01082317036。本書為讀者免費提供程序源代碼，以二維碼的形式印在扉頁及前言后，請掃描二維碼下載。讀者也可通過網(wǎng)址http://pan.baidu.com/s/1i4F3729從“百度云”下載該源代碼。
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書碼驗證地址：http://www.ilovematlab.cn/book.php
由于作者水平有限，不足之處，還請批評指正。
作者
2016年8月28日
趙廣元，西安郵電大學副教授，碩士生導師。已出版圖書：《MATLAB與控制系統(tǒng)仿真實踐》（第1、2版）、《Proteus輔助的單片機原理實踐：基礎設計、課程設計和畢業(yè)設計》。
上篇MATLAB/ Simulink基礎
第1章MATLAB環(huán)境認識與操作3
1.1MATLAB環(huán)境認識3
1.1.1命令窗口4
1.1.2命令歷史記錄(Command History)窗口6
1.1.3工作空間(Workspace)窗口7
1.1.4MATLAB的幫助使用9
1.1.5圖形窗口12
1.1.6編輯/調試窗口13
1.2MATLAB Notebook及其使用14
1.2.1MATLAB Notebook的啟動14
1.2.2Notebook的菜單命令15
1.2.3輸出單元的格式控制15
1.2.4使用Mbook模板的技巧16
本 章 小 結16
第2章MATLAB語言基礎17
2.1MATLAB語言的常量與變量17
2.1.1MATLAB語言的常量17
2.1.2MATLAB語言的變量18
2.2MATLAB語言的運算符19
2.2.1算術運算符19
2.2.2關系運算符19
2.2.3邏輯運算符19
2.3MATLAB語言的數(shù)據(jù)類型20
2.3.1MATLAB語言的數(shù)據(jù)類型概述20
2.3.2稀疏矩陣20
2.3.3單元數(shù)組24
2.3.4結構數(shù)組27
2.4MATLAB語言的基本語句結構30
2.4.1直接賦值語句30
2.4.2調用函數(shù)語句31
本 章 小 結31
第3章MATLAB的數(shù)值運算與符號運算基礎32
3.1數(shù)組與矩陣的基本操作32
3.1.1數(shù)組與矩陣的輸入32
3.1.2數(shù)組與矩陣元素的操作36
3.1.3數(shù)組與矩陣的輸出38
3.2MATLAB的基本數(shù)值運算40
3.2.1算術運算40
3.2.2關系運算44
3.2.3邏輯運算45
3.2.4運算優(yōu)先級47
3.3MATLAB的基本符號運算47
3.3.1符號運算基本函數(shù)48
3.3.2符號代數(shù)方程和微分方程的求解49
3.3.3符號微積分運算52
3.3.4Laplace變換及其反變換、Z變換及其反變換53
3.3.5MuPAD Notebook簡介55
本 章 小 結56
第4章MATLAB語言的程序設計57
4.1MATLAB語言的流程結構57
4.1.1if, else和elseif組成的條件轉移結構57
4.1.2switch，case和otherwise組成的開關結構58
4.1.3while/for循環(huán)結構58
4.1.4try和catch組成的試探結構59
4.1.5MATLAB程序設計舉例60
4.2MATLAB函數(shù)的編寫63
4.2.1MATLAB函數(shù)的基本結構64
4.2.2MATLAB函數(shù)編寫舉例66
4.3MATLAB程序設計中應注意的問題69
本 章 小 結70
第5章MATLAB語言的繪圖基礎71
5.1二維圖形的繪制71
5.1.1繪制二維圖形的基本函數(shù)及示例71
5.1.2圖形的修飾及示例73
5.1.3多圖繪制函數(shù)及示例78
5.1.4特殊應用二維圖形的繪制83
5.2三維圖形的繪制85
5.2.1三維圖形繪制函數(shù)85
5.2.2三維圖形繪制舉例85
5.3圖形的圖形化編輯87
5.4符號函數(shù)繪制圖形88
5.4.1符號函數(shù)繪制圖形的函數(shù)及示例88
5.4.2符號函數(shù)的圖形化繪制方式89
本 章 小 結90
第6章MATLAB GUI程序設計初步91
6.1GUI設計工具GUIDE簡介91
6.1.1GUIDE的啟動91
6.1.2GUI的創(chuàng)建91
6.2GUI程序設計示例93
6.2.1“Hello World”程序的設計93
6.2.2控制系統(tǒng)典型環(huán)節(jié)的演示程序95
本 章 小 結99
第7章MATLAB的仿真集成環(huán)境——Simulink100
7.1Simulink概述100
7.2Simulink的基本界面操作100
7.3Simulink的功能模塊及其操作103
7.3.1Simulink的功能模塊103
7.3.2功能模塊的基本操作109
7.3.3功能模塊的連接操作111
7.4Simulink仿真環(huán)境的設置112
7.5子系統(tǒng)及封裝技術113
7.5.1子系統(tǒng)的建立114
7.5.2子系統(tǒng)的封裝115
7.6用Simulink建立系統(tǒng)模型示例118
7.7Simulink的高級應用——S函數(shù)的編寫121
7.7.1S函數(shù)的工作原理122
7.7.2S函數(shù)的設計實例127
本 章 小 結133
第8章MATLAB/Simulink與Arduino交互控制134
8.1Arduino簡介134
8.1.1Arduino及其特點134
8.1.2Arduino硬件資源135
8.1.3Arduino開發(fā)環(huán)境136
8.1.4Arduino開發(fā)舉例137
8.2MATLAB/Simulink對Arduino的開發(fā)支持140
8.2.1MATLAB/Simulink支持包的安裝140
8.2.2MATLAB對Arduino的支持(Arduino Support from MATLAB)141
8.2.3Simulink對Arduino的支持(Arduino Support from Simulink)141
8.3MATLAB/Simulink與Arduino交互控制舉例143
8.3.1MATLAB與Arduino交互控制舉例143
8.3.2Simulink與Arduino交互控制舉例146
本 章 小 結149
下篇控制系統(tǒng)的MATLAB仿真
第9章自動控制及其仿真概述153
9.1自動控制系統(tǒng)概述153
9.1.1自動控制系統(tǒng)的基本形式及特點153
9.1.2自動控制系統(tǒng)的分類154
9.1.3對自動控制系統(tǒng)的要求及性能評價154
9.2控制系統(tǒng)仿真概述154
9.2.1仿真的基本概念154
9.2.2仿真的不同分類155
9.2.3仿真技術的應用及發(fā)展156
9.2.4計算機仿真的要素及基本步驟157
9.2.5控制系統(tǒng)仿真軟件158
本 章 小 結158
第10章基于MATLAB的控制系統(tǒng)數(shù)學建模159
10.1控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)模型159
10.1.1系統(tǒng)傳遞函數(shù)模型簡述159
10.1.2傳遞函數(shù)的MATLAB相關函數(shù)160
10.1.3建立傳遞函數(shù)模型實例161
10.2控制系統(tǒng)的零極點函數(shù)模型164
10.2.1零極點函數(shù)模型簡述164
10.2.2零極點函數(shù)的MATLAB相關函數(shù)165
10.2.3建立零極點函數(shù)模型實例165
10.3控制系統(tǒng)的狀態(tài)空間函數(shù)模型169
10.3.1狀態(tài)空間函數(shù)模型簡述169
10.3.2狀態(tài)空間函數(shù)的MATLAB相關函數(shù)169
10.3.3建立狀態(tài)空間函數(shù)模型實例170
10.4系統(tǒng)模型之間的轉換172
10.4.1系統(tǒng)模型轉換的MATLAB相關函數(shù)172
10.4.2系統(tǒng)模型之間轉換實例173
10.5方框圖模型的連接化簡178
10.5.1方框圖模型的連接化簡簡述178
10.5.2系統(tǒng)模型連接化簡的MATLAB相關函數(shù)180
10.5.3系統(tǒng)模型連接化簡實例180
10.6Simulink圖形化系統(tǒng)建模實例184
本 章 小 結185
第11章控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析186
11.1系統(tǒng)穩(wěn)定性的MATLAB直接判定187
11.1.1MATLAB直接判定的相關函數(shù)187
11.1.2MATLAB直接判定實例187
11.2系統(tǒng)穩(wěn)定性的MATLAB圖形化判定190
11.2.1MATLAB圖形化判定的相關函數(shù)190
11.2.2MATLAB圖形化判定實例190
11.3MATLAB LTI Viewer穩(wěn)定性判定實例192
本 章 小 結195
第12章控制系統(tǒng)的時域分析196
12.1控制系統(tǒng)的動態(tài)性能指標分析196
12.1.1控制系統(tǒng)的動態(tài)性能指標196
12.1.2控制系統(tǒng)動態(tài)性能指標MATLAB求取實例197
12.2控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能指標分析204
12.2.1系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能指標204
12.2.2控制系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)性能指標MATLAB求取實例204
12.3MATLAB時域響應仿真的典型函數(shù)應用207
12.3.1MATLAB時域響應仿真的典型函數(shù)207
12.3.2MATLAB時域響應仿真的典型函數(shù)應用實例207
12.4MATLAB/Simulink圖形化時域分析212
12.4.1MATLAB LTI Viewer時域分析實例212
12.4.2Simulink時域分析實例215
本 章 小 結217
第13章控制系統(tǒng)的根軌跡分析與校正218
13.1控制系統(tǒng)的根軌跡法分析220
13.1.1MATLAB根軌跡分析的相關函數(shù)220
13.1.2MATLAB根軌跡分析實例220
13.2控制系統(tǒng)的根軌跡法校正233
13.2.1根軌跡法超前校正及基于MATLAB的實例234
13.2.2根軌跡法滯后校正及基于MATLAB的實例238
13.3MATLAB圖形化根軌跡法分析與設計242
13.3.1MATLAB圖形化根軌跡法分析與設計工具rltool242
13.3.2基于圖形化工具rltool的系統(tǒng)分析與設計實例244
本 章 小 結246
第14章控制系統(tǒng)的頻域分析與校正247
14.1控制系統(tǒng)的頻域分析248
14.1.1頻率特性及其表示248
14.1.2MATLAB頻域分析的相關函數(shù)248
14.1.3MATLAB頻域分析實例249
14.2基于頻域法的控制系統(tǒng)穩(wěn)定性能分析258
14.2.1頻域法的穩(wěn)定性判定和穩(wěn)定裕度概述258
14.2.2基于頻域法的控制系統(tǒng)穩(wěn)定性判定相關函數(shù)259
14.2.3MATLAB頻域法穩(wěn)定性判定實例260
14.3控制系統(tǒng)的頻域法校正266
14.3.1頻域法超前校正及基于MATLAB的實例266
14.3.2頻域法滯后校正及基于MATLAB的實例271
14.3.3頻域法滯后超前校正及基于MATLAB的實例276
本 章 小 結282
第15章控制系統(tǒng)的PID控制器設計283
15.1PID控制器概述283
15.2PID控制器作用分析284
15.2.1比例控制作用舉例分析284
15.2.2比例微分控制作用舉例分析285
15.2.3積分控制作用舉例分析288
15.2.4比例積分控制作用舉例分析290
15.2.5比例積分微分控制作用舉例分析291
15.3PID控制器設計舉例295
15.3.1PID控制器參數(shù)整定方法295
15.3.2PID控制器設計舉例296
本 章 小 結300
第16章非線性控制系統(tǒng)分析301
16.1非線性系統(tǒng)概述301
16.2相平面法302
16.2.1相平面法概述302
16.2.2基于MATLAB的相軌跡圖繪制示例302
16.3描述函數(shù)法304
16.3.1描述函數(shù)法概述304
16.3.2基于MATLAB的描述函數(shù)法非線性系統(tǒng)分析示例305
本 章 小 結307
第17章課程設計綜合實例308
17.1課程設計作品1——系統(tǒng)的滯后超前頻域法校正308
17.1.1設計目的308
17.1.2設計任務308
17.1.3具體要求308
17.1.4設計原理概述308
17.1.5設計方案及分析309
17.1.6結束語320
17.1.7參考文獻320
17.2課程設計作品2——系統(tǒng)的根軌跡法超前校正320
17.2.1設計目的320
17.2.2設計任務321
17.2.3具體要求321
17.2.4設計原理及EDA工具選擇321
17.2.5系統(tǒng)校正及結果分析323
17.2.6結束語328
17.2.7參考文獻328
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