MATLAB與控制系統(tǒng)仿真實(shí)踐(第3版)
定 價(jià)：45 元
- 作者：趙廣元 著
- 出版時(shí)間：2016/10/1
- ISBN：9787512422261
- 出 版 社：北京航空航天大學(xué)出版社
- 中圖法分類：TP273
- 頁(yè)碼：
- 紙張：膠版紙
- 版次：1
- 開本：16K
《MATLAB與控制系統(tǒng)仿真實(shí)踐（第3版）》一書以MATLAB R2015b為仿真平臺(tái)，以清新、簡(jiǎn)潔的風(fēng)格介紹了MATLAB語(yǔ)言基礎(chǔ)及基于MATLAB的控制系統(tǒng)仿真。本書在結(jié)構(gòu)上包括上下兩篇共17章。上篇介紹MATLAB語(yǔ)言基礎(chǔ)；為滿足新的教學(xué)需求，還加入了MATLAB/Simulink與開源電子設(shè)計(jì)平臺(tái)Arduino的交互應(yīng)用，共8章。下篇介紹控制系統(tǒng)的MATLAB仿真，并提供了兩個(gè)課程設(shè)計(jì)案例供學(xué)習(xí)參考，共9章。
全書結(jié)構(gòu)清晰，內(nèi)容翔實(shí)，圖文并茂，以豐富的實(shí)例突出實(shí)踐性，通過緊密聯(lián)系實(shí)際突出應(yīng)用性。
《MATLAB與控制系統(tǒng)仿真實(shí)踐（第3版）》一書可作為自動(dòng)控制等相關(guān)專業(yè)的教學(xué)參考用書，也可作為相關(guān)領(lǐng)域工程技術(shù)人員和研究人員的參考資料。書中MATLAB語(yǔ)言的介紹較為全面，可供MATLAB語(yǔ)言入門者學(xué)習(xí)參考。書中所給綜合實(shí)例則對(duì)相關(guān)課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)等有重要參考價(jià)值。
MATLAB與控制系統(tǒng)仿真實(shí)踐(第3版)
本書曾榮獲“第三屆中國(guó)大學(xué)出版社圖書獎(jiǎng)優(yōu)秀教材獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)”和“2016年陜西省普通高等學(xué)校優(yōu)秀教材二等獎(jiǎng)”。
《MATLAB與控制系統(tǒng)仿真實(shí)踐（第3版）》一書中內(nèi)容的講解通俗易懂，目前已經(jīng)被國(guó)內(nèi)100多家高校的老師選為教材。隨書配有課件、程序源代碼、實(shí)驗(yàn)教材的電子版、綜合試題集，相關(guān)講解視頻免費(fèi)放在MATLAB中文論壇上供讀者學(xué)習(xí)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(lǐng)域，功能強(qiáng)大，使用方便，而更大的優(yōu)點(diǎn)在于它的高度開放性。正因如此，MATLAB在理工多個(gè)學(xué)科的仿真中成為首選工具。作者結(jié)合“MATLAB語(yǔ)言與控制系統(tǒng)仿真”的教學(xué)實(shí)踐與研究成果，以MATLAB R2015b為系統(tǒng)仿真平臺(tái)，在本書前一版的基礎(chǔ)上進(jìn)行了完善。
本版在結(jié)構(gòu)上仍與前兩版相同，但略作調(diào)整。上篇為MATLAB語(yǔ)言基礎(chǔ)，共8章；下篇為控制系統(tǒng)的MATLAB仿真，共9章。
上篇主要內(nèi)容有：MATLAB環(huán)境認(rèn)識(shí)與操作；MATLAB語(yǔ)言數(shù)據(jù)類型和運(yùn)算符等基礎(chǔ)知識(shí)；MATLAB的數(shù)學(xué)運(yùn)算與符號(hào)運(yùn)算；MATLAB語(yǔ)言的程序設(shè)計(jì)；MATLAB語(yǔ)言的繪圖基礎(chǔ)；基于GUI設(shè)計(jì)工具GUIDE的MATLAB GUI程序設(shè)計(jì)；MATLAB仿真集成環(huán)境——Simulink； MATLAB/Simulink與開源電子設(shè)計(jì)平臺(tái)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(huì)將該章節(jié)的內(nèi)容以二維碼掃描下載的形式給出，以供學(xué)習(xí)參考。
下篇主要內(nèi)容有：自動(dòng)控制及其仿真概述；基于MATLAB的控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)建模；控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析；控制系統(tǒng)的時(shí)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(shè)計(jì)；非線性控制系統(tǒng)分析。各章的原理要點(diǎn)起提綱作用，也供回顧之用；同時(shí)對(duì)所使用的MATLAB函數(shù)給出簡(jiǎn)明用法說明。最后一章以兩個(gè)課程設(shè)計(jì)綜合實(shí)例演示了實(shí)踐教學(xué)中MATLAB的系統(tǒng)仿真應(yīng)用。
本書仍保持原有特點(diǎn)，即適當(dāng)擴(kuò)展介紹MATLAB、以豐富的實(shí)例突出實(shí)踐、緊密聯(lián)系實(shí)際突出應(yīng)用。值得說明的是，根據(jù)作者近幾年創(chuàng)客教育的實(shí)踐認(rèn)知，專門介紹了MATLAB/Simulink與Arduino的交互控制，希望有助于提升學(xué)習(xí)者的實(shí)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(xué)薛定宇教授的鼓勵(lì)，再次感謝北京航空航天大學(xué)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(shí)，感謝學(xué)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(yàn)證程序、校對(duì)文字方面所做的工作。本書有幸獲2013年第三屆中國(guó)大學(xué)出版社圖書獎(jiǎng)優(yōu)秀教材獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)、2016年陜西省普通高等學(xué)校優(yōu)秀教材二等獎(jiǎng)，作者也感謝所有讀者的厚愛!
本書配有電子課件、實(shí)驗(yàn)教材電子版、綜合試題集，僅供訂購(gòu)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(fèi)提供程序源代碼，以二維碼的形式印在扉頁(yè)及前言后，請(qǐng)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。
本書在MATLAB中文論壇設(shè)有專門的在線交流版塊，相關(guān)鏈接如下：
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由于作者水平有限，不足之處，還請(qǐng)批評(píng)指正。
作者
2016年8月28日
趙廣元，西安郵電大學(xué)副教授，碩士生導(dǎo)師。已出版圖書：《MATLAB與控制系統(tǒng)仿真實(shí)踐》（第1、2版）、《Proteus輔助的單片機(jī)原理實(shí)踐：基礎(chǔ)設(shè)計(jì)、課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)》。
上篇MATLAB/ Simulink基礎(chǔ)
第1章MATLAB環(huán)境認(rèn)識(shí)與操作3
1.1MATLAB環(huán)境認(rèn)識(shí)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(diào)試窗口13
1.2MATLAB Notebook及其使用14
1.2.1MATLAB Notebook的啟動(dòng)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(jié)16
第2章MATLAB語(yǔ)言基礎(chǔ)17
2.1MATLAB語(yǔ)言的常量與變量17
2.1.1MATLAB語(yǔ)言的常量17
2.1.2MATLAB語(yǔ)言的變量18
2.2MATLAB語(yǔ)言的運(yùn)算符19
2.2.1算術(shù)運(yùn)算符19
2.2.2關(guān)系運(yùn)算符19
2.2.3邏輯運(yùn)算符19
2.3MATLAB語(yǔ)言的數(shù)據(jù)類型20
2.3.1MATLAB語(yǔ)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(jié)構(gòu)數(shù)組27
2.4MATLAB語(yǔ)言的基本語(yǔ)句結(jié)構(gòu)30
2.4.1直接賦值語(yǔ)句30
2.4.2調(diào)用函數(shù)語(yǔ)句31
本 章 小 結(jié)31
第3章MATLAB的數(shù)值運(yùn)算與符號(hào)運(yùn)算基礎(chǔ)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(yùn)算40
3.2.1算術(shù)運(yùn)算40
3.2.2關(guān)系運(yùn)算44
3.2.3邏輯運(yùn)算45
3.2.4運(yùn)算優(yōu)先級(jí)47
3.3MATLAB的基本符號(hào)運(yùn)算47
3.3.1符號(hào)運(yùn)算基本函數(shù)48
3.3.2符號(hào)代數(shù)方程和微分方程的求解49
3.3.3符號(hào)微積分運(yùn)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(jiǎn)介55
本 章 小 結(jié)56
第4章MATLAB語(yǔ)言的程序設(shè)計(jì)57
4.1MATLAB語(yǔ)言的流程結(jié)構(gòu)57
4.1.1if, else和elseif組成的條件轉(zhuǎn)移結(jié)構(gòu)57
4.1.2switch，case和otherwise組成的開關(guān)結(jié)構(gòu)58
4.1.3while/for循環(huán)結(jié)構(gòu)58
4.1.4try和catch組成的試探結(jié)構(gòu)59
4.1.5MATLAB程序設(shè)計(jì)舉例60
4.2MATLAB函數(shù)的編寫63
4.2.1MATLAB函數(shù)的基本結(jié)構(gòu)64
4.2.2MATLAB函數(shù)編寫舉例66
4.3MATLAB程序設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問題69
本 章 小 結(jié)70
第5章MATLAB語(yǔ)言的繪圖基礎(chǔ)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(yīng)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(hào)函數(shù)繪制圖形88
5.4.1符號(hào)函數(shù)繪制圖形的函數(shù)及示例88
5.4.2符號(hào)函數(shù)的圖形化繪制方式89
本 章 小 結(jié)90
第6章MATLAB GUI程序設(shè)計(jì)初步91
6.1GUI設(shè)計(jì)工具GUIDE簡(jiǎn)介91
6.1.1GUIDE的啟動(dòng)91
6.1.2GUI的創(chuàng)建91
6.2GUI程序設(shè)計(jì)示例93
6.2.1“Hello World”程序的設(shè)計(jì)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(jié)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(shè)置112
7.5子系統(tǒng)及封裝技術(shù)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(jí)應(yīng)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(shè)計(jì)實(shí)例127
本 章 小 結(jié)133
第8章MATLAB/Simulink與Arduino交互控制134
8.1Arduino簡(jiǎn)介134
8.1.1Arduino及其特點(diǎn)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(duì)Arduino的開發(fā)支持140
8.2.1MATLAB/Simulink支持包的安裝140
8.2.2MATLAB對(duì)Arduino的支持(Arduino Support from MATLAB)141
8.2.3Simulink對(duì)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(jié)149
下篇控制系統(tǒng)的MATLAB仿真
第9章自動(dòng)控制及其仿真概述153
9.1自動(dòng)控制系統(tǒng)概述153
9.1.1自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本形式及特點(diǎn)153
9.1.2自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類154
9.1.3對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)的要求及性能評(píng)價(jià)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(shù)的應(yīng)用及發(fā)展156
9.2.4計(jì)算機(jī)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(jié)158
第10章基于MATLAB的控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)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(jiǎn)述159
10.1.2傳遞函數(shù)的MATLAB相關(guān)函數(shù)160
10.1.3建立傳遞函數(shù)模型實(shí)例161
10.2控制系統(tǒng)的零極點(diǎn)函數(shù)模型164
10.2.1零極點(diǎn)函數(shù)模型簡(jiǎn)述164
10.2.2零極點(diǎn)函數(shù)的MATLAB相關(guān)函數(shù)165
10.2.3建立零極點(diǎn)函數(shù)模型實(shí)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(jiǎn)述169
10.3.2狀態(tài)空間函數(shù)的MATLAB相關(guān)函數(shù)169
10.3.3建立狀態(tài)空間函數(shù)模型實(shí)例170
10.4系統(tǒng)模型之間的轉(zhuǎn)換172
10.4.1系統(tǒng)模型轉(zhuǎn)換的MATLAB相關(guān)函數(shù)172
10.4.2系統(tǒng)模型之間轉(zhuǎn)換實(shí)例173
10.5方框圖模型的連接化簡(jiǎn)178
10.5.1方框圖模型的連接化簡(jiǎn)簡(jiǎn)述178
10.5.2系統(tǒng)模型連接化簡(jiǎn)的MATLAB相關(guān)函數(shù)180
10.5.3系統(tǒng)模型連接化簡(jiǎn)實(shí)例180
10.6Simulink圖形化系統(tǒng)建模實(shí)例184
本 章 小 結(jié)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(guān)函數(shù)187
11.1.2MATLAB直接判定實(shí)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(guān)函數(shù)190
11.2.2MATLAB圖形化判定實(shí)例190
11.3MATLAB LTI Viewer穩(wěn)定性判定實(shí)例192
本 章 小 結(jié)195
第12章控制系統(tǒng)的時(shí)域分析196
12.1控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)分析196
12.1.1控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)196
12.1.2控制系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)MATLAB求取實(shí)例197
12.2控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo)分析204
12.2.1系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo)204
12.2.2控制系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo)MATLAB求取實(shí)例204
12.3MATLAB時(shí)域響應(yīng)仿真的典型函數(shù)應(yīng)用207
12.3.1MATLAB時(shí)域響應(yīng)仿真的典型函數(shù)207
12.3.2MATLAB時(shí)域響應(yīng)仿真的典型函數(shù)應(yīng)用實(shí)例207
12.4MATLAB/Simulink圖形化時(shí)域分析212
12.4.1MATLAB LTI Viewer時(shí)域分析實(shí)例212
12.4.2Simulink時(shí)域分析實(shí)例215
本 章 小 結(jié)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(guān)函數(shù)220
13.1.2MATLAB根軌跡分析實(shí)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(shí)例234
13.2.2根軌跡法滯后校正及基于MATLAB的實(shí)例238
13.3MATLAB圖形化根軌跡法分析與設(shè)計(jì)242
13.3.1MATLAB圖形化根軌跡法分析與設(shè)計(jì)工具rltool242
13.3.2基于圖形化工具rltool的系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)實(shí)例244
本 章 小 結(jié)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(guān)函數(shù)248
14.1.3MATLAB頻域分析實(shí)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(guān)函數(shù)259
14.2.3MATLAB頻域法穩(wěn)定性判定實(shí)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(shí)例266
14.3.2頻域法滯后校正及基于MATLAB的實(shí)例271
14.3.3頻域法滯后超前校正及基于MATLAB的實(shí)例276
本 章 小 結(jié)282
第15章控制系統(tǒng)的PID控制器設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)舉例295
15.3.1PID控制器參數(shù)整定方法295
15.3.2PID控制器設(shè)計(jì)舉例296
本 章 小 結(jié)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(jié)307
第17章課程設(shè)計(jì)綜合實(shí)例308
17.1課程設(shè)計(jì)作品1——系統(tǒng)的滯后超前頻域法校正308
17.1.1設(shè)計(jì)目的308
17.1.2設(shè)計(jì)任務(wù)308
17.1.3具體要求308
17.1.4設(shè)計(jì)原理概述308
17.1.5設(shè)計(jì)方案及分析309
17.1.6結(jié)束語(yǔ)320
17.1.7參考文獻(xiàn)320
17.2課程設(shè)計(jì)作品2——系統(tǒng)的根軌跡法超前校正320
17.2.1設(shè)計(jì)目的320
17.2.2設(shè)計(jì)任務(wù)321
17.2.3具體要求321
17.2.4設(shè)計(jì)原理及EDA工具選擇321
17.2.5系統(tǒng)校正及結(jié)果分析323
17.2.6結(jié)束語(yǔ)328
17.2.7參考文獻(xiàn)328
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