控制系统CAD--基于MATLAB语言(第2版)
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内容简介
书籍 计算机书籍
本书以MATLAB为工具，系统地阐述了控制系统CAD的有关概念，概括了控制系统分析与设计中的主要内容。全书共分7章，第1～2章从应用角度介绍了MATLAB语言的基础知识和控制系统工具箱函数以及仿真工具Simulink的使用方法；第3～6章按照控制理论体系，依次讲述了如何利用MATLAB和Simulink进行控制系统的模型建立、特性分析、时域响应分析和复频域分析等；第7章介绍了控制系统的频域设计法和状态空间设计法、系统仿真以及结果分析等。
目录
第2版前言
第1版前言
第1章概述1
1.1控制系统CAD的发展概况1
1.2系统、模型与仿真2
1.2.1系统2
1.2.2模型3
1.2.3仿真3
1.3控制理论与控制系统CAD4
习题15
第2章MATLAB与Simulink简介6
2.1MATLAB的基础知识6
2.1.1MATLAB语言系统6
2.1.2MATLAB的运算11
2.1.3MATLAB的绘图19
2.1.4MATLAB循环与转移控制23
2.2MATLAB的控制系统工具箱函数26
2.2.1模型建立函数26
2.2.2模型转换及参数获取函数31
2.2.3模型特性函数35
2.2.4时域响应函数38
2.2.5频域响应函数40
2.2.6根轨迹函数47
2.2.7估计器/调节器设计函数50
2.3仿真工具Simulink简介53
2.3.1Simulink界面53
2.3.2控制系统动态结构图模型建立59
2.3.3利用Simulink进行数字仿真64
习题277
第3章控制系统的数学模型79
3.1系统建模的方法79
3.1.1解析法建立数学模型79
3.1.2实验法建立数学模型79
3.2数学模型的几种形式及模型间的转换80
3.2.1数学模型的形式80
3.2.2模型之间的转换81
3.3复杂模型的处理方法86
3.3.1Simulink建模方法86
3.3.2非线性系统的线性化86
习题389
第4章控制系统的特性分析91
4.1稳定性分析91
4.1.1直接求根判定系统稳定性91
4.1.2绘制系统零点、极点图判定稳定性93
4.1.3Lyapunov稳定性判据94
4.2能控能观性分析95
4.2.1能控能观性判定95
4.2.2能控性和能观性的对偶关系98
4.2.3系统的结构分解98
4.2.4状态空间表达式的能控标准型和能观标准型101
4.2.5能控性和能观性与传递函数之间的关系105
习题4106
第5章控制系统的时域分析107
5.1控制系统时域响应解的表达107
5.1.1线性系统的数学模型107
5.1.2线性定常系统时域响应解108
5.1.3非线性系统时域响应111
5.2阶跃响应分析111
5.2.1暂态响应性能指标112
5.2.2稳态响应性能指标112
5.2.3基于MATLAB的时域特性分析113
5.3脉冲响应分析117
5.3.1基于MATLAB的脉冲响应分析117
5.3.2MATLAB中的图形工具LTI Viewer120
5.4二阶系统分析123
5.4.1二阶系统的单位阶跃响应123
5.4.2二阶系统的单位脉冲响应126
5.5迟后系统的时域响应分析128
5.5.1迟后系统的近似时域分析128
5.5.2利用Simulink对迟后系统进行时域分析131
习题5131
第6章复频域分析133
6.1根轨迹分析133
6.1.1根轨迹的定义133
6.1.2连续系统的根轨迹134
6.1.3离散系统和时间延迟系统的根轨迹137
6.1.4控制系统的性能分析139
6.2频域分析与奈氏图142
6.2.1频率特性的概念及表示方法142
6.2.2连续系统的奈氏图143
6.2.3离散系统的奈氏图146
6.2.4基于MATLAB的奈氏图分析148
6.3Bode图分析152
6.3.1连续系统的Bode图152
6.3.2基于MATLAB的动态性能分析155
6.3.3复杂系统的Bode图157
6.3.4离散系统的Bode图158
6.3.5最小相位系统与非最小相位系统158
6.4Nichols图分析159
6.4.1基于MATLAB Nichols图的分析159
6.4.2基于MATLAB Nichols图的设计163
6.5闭环频域响应特性167
6.5.1闭环频域响应的性能指标167
6.5.2控制系统的闭环频域响应167
6.5.3基于MATLAB的闭环系统性能分析169
习题6173
第7章控制系统设计方法175
7.1串联校正175
7.1.1相位超前校正175
7.1.2相位滞后校正179
7.1.3相位超前滞后校正183
7.2反馈校正186
7.3PID控制器设计189
7.3.1PID控制器的控制特性189
7.3.2PID控制器的参数整定194
7.3.3PID控制器参数的智能整定（参数优化方法）200
7.4状态反馈与极点配置200
7.4.1状态反馈200
7.4.2极点配置控制器设计201
7.5状态观测器与基于观测器的极点配置206
7.5.1全阶状态观测器206
7.5.2最小阶状态观测器208
7.6线性二次型最优控制212
7.6.1线性二次型最优控制策略212
7.6.2线性二次型调节器问题214
习题7218
附录220
附录AMATLAB常用命令函数参考220
附录BMATLAB工具箱函数参考229
参考文献245
