前言
第1章 MATLAB基础知识 1
1.1 MATLAB软件入门 1
1.1.1 MATLAB软件的特点 1
1.1.2 最新版MATLAB的新特点 1
1.1.3 MATLAB的系统结构 3
1.1.4 MATLAB的安装 3
1.1.5 MATLAB的启动 7
1.1.6 MATLAB的开发环境配置 7
1.1.7 MATLAB软件桌面 7
1.1.8 Help帮助系统 14
1.2 MATLAB的程序设计 15
1.2.1 MATLAB的变量与数组 15
1.2.2 MATLAB的运算符 25
1.2.3 MATLAB的流程控制 29
1.2.4 M文件 33
1.2.5 文件I/O函数 36
1.3 MATLAB图形图像处理 44
1.3.1 二维图形的绘制 44
1.3.2 三维曲线作图 59
1.3.3 图形用户界面 62
1.3.4 MATLAB数字图像处理 65
1.4 MATLAB应用—傅里叶变换 69
1.4.1 离散傅里叶变换 70
1.4.2 傅里叶变换 72
1.5 习题 75
1.6 上机实验 76
实验 熟悉MATLAB语言 76
第2章 MATLAB与外部程序的接口 80
2.1 常见的MATLAB混合编程方法 80
2.1.1 用MATLAB自带的MATLAB Compiler 80
2.1.2 利用MATLAB引擎 81
2.1.3 利用ActiveX控件 81
2.1.4 利用MAT文件 81
2.1.5 利用MEX文件 82
2.1.6 利用Mideva 83
2.1.7 利用Matrix实现混合编程 83
2.1.8 MATLAB COM Builder 84
2.1.9 MATLAB和 Excel混合编程 84
2.2 Visual C 与MATLAB接口编程方法与实现 84
2.2.1 Visual C 与MATLAB接口方法 85
2.2.2 MATLAB编译器 86
2.2.3 COM组件 86
2.2.4 Visual C 与MATLAB混合编程实例 87
2.3 MATLAB与C语言程序的应用编程接口 90
2.3.1 C语言的MEX文件的结构 90
2.3.2 使用C语言中的MEX文件 90
2.3.3 C语言实现MATLAB中M文件的方法 91
2.3.4 C语言与MATLAB的编程实例 95
2.4 Visual Basic与MATLAB混合编程 96
2.4.1 基础知识 96
2.4.2 基本思路及实现方法 98
2.4.3 将MATLAB函数转换为Visual Basic可用的DLL 99
2.5 MATLAB与Delphi的接口 101
2.5.1 采用数据中转方式实现Delphi与MATLAB交流 101
2.5.2 基于DDE技术的动态数据交换 103
2.5.3 创建ActiveX对象实现数据交流 105
2.5.4 利用动态链接库技术进行数据交流 106
2.5.5 利用Mideva编译脱离MATLAB环境的动态链接库 109
2.6 C Builder与MATLAB混合编程 109
2.6.1 DLL的使用 110
2.6.2 开发平台Mediva的使用 111
2.7 在Word环境下使用MATLAB 113
2.7.1 安装MATLAB Notebook 113
2.7.2 Notebook 的使用指令 114
2.8 LabVIEW与MATLAB混合编程 116
2.9 在MATLAB环境下实现对硬件资源的访问 117
2.9.1 Windows环境下对硬件资源的访问 118
2.9.2 MATLAB环境下MEX程序的设计 118
2.9.3 MATLAB环境下和MEX程序中的数据格式处理 119
2.10 基于MATLAB 的DSP 调试方法 121
2.10.1 MATLAB辅助DSP设计的方法 121
2.10.2 CCSLink的实现方式及工作原理 122
2.10.3 基于MATLAB 的DSP 调试方法 123
2.11 基于MATLAB的实时数据采集与分析 126
2.11.1 数据采集 126
2.11.2 数据采集工具箱介绍 126
2.11.3 数据采集过程 127
2.11.4 MATLAB的音频信号处理工具 129
2.12 MATLAB与外部程序的应用—基于Visual C 与MATLAB的混合编程
实现图像的三维显示 130
2.12.1 MATLAB Add-in实现MATLAB与Visual C 的混合编程 130
2.12.2 三维显示程序的创建 131
2.12.3 在主程序中完成对三维显示程序的调用 132
2.13 习题 132
2.14 上机实验 136
实验 MATLAB与Visual C 混合编程 136
第3章 Simulink仿真 139
3.1 Simulink入门 139
3.1.1 Simulink的启动和退出 140
3.1.2 Simulink窗口介绍 140
3.1.3 Simulink的常用模块库 140
3.2 Simulink模型的创建 144
3.2.1 Simulink模块参数属性设置 144
3.2.2 Simulink模块的查找、选定与移动 144
3.2.3 Simulink模块的复制与删除 145
3.2.4 Simulink模块几何属性的调整 145
3.2.5 创建新的Simulink模块 146
3.2.6 创建Simulink模块的连接 146
3.3 子系统 147
3.3.1 子系统的创建 148
3.3.2 子系统的封装 148
3.3.3 条件子系统 149
3.3.4 Simulink仿真运行 150
3.3.5 Simulink调试 152
3.4 定制函数库和S函数 153
3.4.1 函数库的定制 153
3.4.2 S-Function的建立 153
3.5 Simulink命令集 154
3.6 Simulink仿真实例 156
3.7 同步电动机的Simulink仿真 159
3.7.1 同步电动机基本原理 160
3.7.2 仿真系统的总体设计 162
3.7.3 仿真系统的详细设计 164
3.7.4 系统仿真运行 167
3.8 习题 168
3.9 上机实验 169
实验 熟悉GUI与Simulink 169
第4章 经典控制理论设计与仿真 175
4.1 自动控制系统的基本概念 175
4.1.1 开环控制和闭环控制 175
4.1.2 闭环控制系统的组成和基本环节 177
4.1.3 自动控制系统的分类 178
4.1.4 自动控制系统的性能指标 179
4.2 自动控制系统的数学模型 181
4.2.1 系统的微分方程 181
4.2.2 控制系统的传递函数 182
4.2.3 系统的动态框图 182
4.3 系统数学模型的处理 184
4.3.1 多项式求根 184
4.3.2 传递函数 184
4.3.3 零极点模型 185
4.3.4 框图 186
4.4 系统的瞬态响应分析 187
4.4.1 单位脉冲响应 187
4.4.2 单位阶跃响应 188
4.4.3 单位斜坡响应 188
4.4.4 任意已知函数作用下系统的响应 189
4.5 根轨迹的绘制 190
4.6 系统的频域分析 191
4.6.1 波特图法 191
4.6.2 增益和相位裕度 193
4.6.3 奈奎斯特法 194
4.7 经典控制理论设计与仿真应用——控制系统的校正 196
4.7.1 相位超前校正 196
4.7.2 相位滞后校正 198
4.8 习题 200
4.9 上机实验 200
实验 经典控制系统分析 200
第5章 线性系统理论设计与仿真 203
5.1 离散控制系统 203
5.1.1 连续系统的离散化 203
5.1.2 求离散系统的响应 204
5.2 状态空间模型 206
5.3 李雅普诺夫稳定性 213
5.4 线性系统的状态空间分析 214
5.4.1 能控性分析 216
5.4.2 能观性分析 218
5.5 基于状态空间模型的控制器设计方法 220
5.5.1 状态空间表达式的若干基本概念以及状态方程的解 220
5.5.2 状态反馈极点配置控制器设计 222
5.5.3 状态观测器设计 224
5.5.4 基于状态观测器状态反馈控制系统 226
5.6 倒立摆控制系统 228
5.7 习题 234
5.8 上机实验 238
实验 状态空间极点配置控制 238
第6章 PID控制与仿真 248
6.1 PID控制原理 248
6.2 PID控制器设计 248
6.2.1 PID控制器的传递函数 249
6.2.2 PID控制器各参数对控制性能的影响 249
6.2.3 使用Ziegler-Nichols经验整定公式进行PID控制器设计 250
6.3 数字PID控制 252
6.3.1 位置型PID控制算法 252
6.3.2 连续系统的数字PID控制 254
6.3.3 离散系统的数字PID控制 254
6.3.4 增量型PID控制算法 256
6.3.5 积分分离PID控制算法 258
6.3.6 抗积分饱和PID控制算法 259
6.3.7 梯形积分PID控制算法 261
6.3.8 变速积分PID控制算法 261
6.3.9 不完全微分PID控制算法 263
6.3.10 综合实例 264
6.4 最少拍控制系统仿真 266
6.5 纯滞后系统数字控制器的设计 268
6.6 PID控制算法的应用 270
6.7 习题 275
6.8 上机实验 277
实验 数字PID控制 277
第7章 最优控制及仿真 279
7.1 概述 279
7.2 静态优化—函数的极值问题 287
7.2.1 无约束条件的函数极值问题 287
7.2.2 有约束条件的函数极值问题 290
7.3 用变分法解最优控制—泛函极值问题 291
7.3.1 变分法基础 291
7.3.2 无约束条件的泛函极值问题 292
7.3.3 有约束条件的泛函极值—动态系统的最优控制问题 294
7.4 极小值原理及其应用 297
7.4.1 连续系统的极小值原理 298
7.4.2 最短时间控制问题 302
7.4.3 最少燃料控制问题 302
7.5 线性系统二次型指标的最优控制—线性二次型问题 302
7.5.1 线性二次型问题的提法 303
7.5.2 终端时间有限时连续系统的状态调节器问题 304
7.5.3 稳态时连续系统的状态调节器问题 306
7.6 最优控制的工具箱函数 307
7.7 用MATLAB解线性二次型最优控制 312
7.8 用MATLAB解最优控制问题 323
7.8.1 机械臂最优路径规划 323
7.8.2 倒立摆系统的数字最优控制器 327
7.8.3 不含积分环节的伺服系统设计 331
7.9 习题 333
7.10 上机实验 334
实验 单级倒立摆稳定控制 334
第8章 智能控制仿真研究 340
8.1 神经网络控制 340
8.1.1 BP神经网络 340
8.1.2 RBF神经网络 342
8.1.3 神经网络控制理论 343
8.1.4 神经网络控制设计 346
8.2 模糊控制 349
8.2.1 模糊控制的概念及产生 349
8.2.2 模糊控制规则 350
8.2.3 模糊控制方法及仿真 352
8.3 滑模控制 358
8.3.1 滑模控制的基本概念 358
8.3.2 滑模控制的应用 359
8.3.3 滑模控制的方法 361
8.4 小波分析与小波变换 362
8.4.1 基础知识 363
8.4.2 MATLAB中的小波分析工具箱 364
8.4.3 MATLAB小波分析工具箱中对象的应用 368
8.5 系统辨识及仿真 373
8.5.1 基础知识 373
8.5.2 辨识三要素 375
8.5.3 参数估计的批量法 385
8.5.4 辨识原理 392
8.6 鲁棒控制 396
8.6.1 系统不确定性 397
8.6.2 Kharitonov定理 398
8.6.3 H∞控制理论 399
8.6.4 H∞控制在MATLAB上的应用 401
8.7 习题 405
8.8 上机实验 412
实验 基于神经网络的双容水箱自适应PID控制实验 412
参考文献 4172100433B
锅炉过热气温控制MATLAB及控制系统仿真
高速公路入口匝道模糊控制系统的Matlab仿真
MATLAB控制系统设计与仿真内容简介