MATLAB與控制系統(tǒng)仿真實踐

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(xué)科的仿真中成為首選工具。作者結(jié)合“MATLAB語言與控制系統(tǒng)仿真”的教學(xué)實踐與研究成果，以MATLAB R2007a為系統(tǒng)仿真平臺，以清新、簡潔的風(fēng)格編寫了本書。1.本書結(jié)構(gòu)與內(nèi)容安排本書在結(jié)構(gòu)上包括上下兩篇。上篇為MATLAB語言基礎(chǔ)，共7章；下篇為控制系統(tǒng)的MATLAB仿真，共10章。上篇主要內(nèi)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(chǔ)知識，MATLAB的數(shù)學(xué)運算與符號運算，MATIAB語言的程序設(shè)計，MATLAB語言的二維圖形、三維圖形和符號函數(shù)的繪制等繪圖基礎(chǔ)。同時，以基于GUI設(shè)計工具GUIDE的開發(fā)為例簡要介紹了MlATLAB GUI程序設(shè)計，初步介紹了MATLAB的混合編程知識，并給出了應(yīng)用MATLAB@Builder for Java進行混合編程的實例。下篇主要內(nèi)容有：自動控制及其仿真概述；對MATLAB仿真集成環(huán)境——Simulink的較全面介紹，包括基本操作與設(shè)置、子系統(tǒng)及封裝技術(shù)和S一函數(shù)的編寫等高級應(yīng)用；基于MATLAB的控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)建模包括了不同函數(shù)模型的建立及各種系統(tǒng)模型之間的轉(zhuǎn)換，方框圖模型的連接化簡等；分別從直接判定和圖解判定兩方面來進行控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析；對控制系統(tǒng)的時域分析分別從動態(tài)性能指標和穩(wěn)態(tài)性能指標的分析出發(fā)進行描述；對控制系統(tǒng)的根軌跡分析及基于根軌跡的系統(tǒng)校正；對控制系統(tǒng)的頻域分析與基于頻域法的校正；控制系統(tǒng)的PID控制器設(shè)計主要包括了PID控制器的作用分析及設(shè)計舉例；非線性控制系統(tǒng)分析中首先給出了非線性特性模塊的構(gòu)建舉例，之后分別對使用相平面法和描述函數(shù)法進行了仿真分析。

內(nèi)容概要

本書以MATLAB R2007a為仿真平臺，以清新、簡潔的風(fēng)格介紹了MATLAB語言基礎(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語言基礎(chǔ)，并簡要介紹了MATLAB GUI程序設(shè)計和MATLAB的混合編程知識，共7章；下篇介紹控制系統(tǒng)的MATLAB仿真，并提供了兩個課程設(shè)計實例供學(xué)習(xí)參考，共10章。    全書結(jié)構(gòu)清晰，內(nèi)容翔實，圖文并茂，以豐富的實例突出實踐性，通過緊密聯(lián)系實際突出實用性。    本書可作為自動控制等相關(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語言的介紹較為全面，可供MATLAB語言入門者學(xué)習(xí)參考。書中所給綜合實例則對相關(guān)課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計等有重要參考價值。

書籍目錄

上篇  MATLAB語言基礎(chǔ)　第1章　MATLAB環(huán)境認識與操作    1.1  MATLAB環(huán)境認識  　  1.1.1　命令窗口　    1.1.2　命令歷史記錄窗口　    1.1.3　工作空間　    1.1.4　幫助窗口　    1.1.5　圖形窗口　    1.1.6　編輯／調(diào)試窗口　  1.2　MATLAB Notebook及其使用　    1.2.1  MATLAB Notebook的啟動　    1.2.2　Notebook的菜單命令　    1.2.3　輸出單元的格式控制　    1.2.4　使用M—book模板的技巧　  本章小結(jié)　第2章　MATLAB語言基礎(chǔ)　  2.1　MATLAB語言的常量與變量　    2.1.1  MATLAB語言的常量　    2.1.2  MATLAB語言的變量　  2.2  MATLAB語言的運算符  　  2.2.1　算術(shù)運算符　    2.2.2　關(guān)系運算符　    2.2.3　邏輯運算符　  2.3　MATLAB語言的數(shù)據(jù)類型　    2.3.1  MATLAB語言的數(shù)據(jù)類型概述　    2.3.2　稀疏矩陣　    2.3.3　單元數(shù)組　    2.3.4　結(jié)構(gòu)數(shù)組　  2.4　MATLAB語言的基本語句結(jié)構(gòu)　    2.4.1　直接賦值語句　    2.4.2　調(diào)用函數(shù)語句　  本章小結(jié)　第3章　MATLAB的數(shù)值運算與符號運算基礎(chǔ)　  3.1　數(shù)組與矩陣的基本操作　    3.1.1　數(shù)組與矩陣的輸入　    3.1.2　數(shù)組與矩陣元素的操作　    3.1.3　數(shù)組與矩陣的輸出    3.2  MATLAB的基本數(shù)值運算　    3.2.1　算術(shù)運算　    3.2.2　關(guān)系運算　    3.2.3　邏輯運算　    3.2.4　運算優(yōu)先級　  3.3　MATLAB的基本符號運算　    3.3.1　符號運算基本函數(shù)　    3.3.2　符號代數(shù)方程求解　    3.3.3　符號微積分運算　    3.3.4　Laplace變換及其反變換、2變換及其反變換　  本章小結(jié)　第4章　MATLAB語言的程序設(shè)計    4.1  MATLAB語言的流程結(jié)構(gòu)  　  4.1.1　if，else和elseif組成的條件轉(zhuǎn)移結(jié)構(gòu)　    4.1.2  switch，case和otherwise組成的開關(guān)結(jié)構(gòu)　    4.1.3  while／for循環(huán)結(jié)構(gòu)　    4.1.4  try和catch組成的試探結(jié)構(gòu)　    4.1.5  MATLAB程序設(shè)計舉例    4.2  MATLAB函數(shù)的編寫  　  4.2.1 MATLAB函數(shù)基本結(jié)構(gòu)　    4.2.2  MATLAB函數(shù)編寫舉例　  4.3　MATLAB程序設(shè)計中應(yīng)注意的問題　  本章小結(jié)　第5章　MATLAB語言的繪圖基礎(chǔ)　  5.1　二維圖形的繪制　    5.1.1　繪制二維圖形的基本函數(shù)及示例　    5.1.2　圖形的修飾及示例　    5.1.3　多圖繪制函數(shù)及示例　    5.1.4　特殊應(yīng)用二維圖形的繪制　　　……下篇　控制系統(tǒng)的MATLAB仿真參考文獻

章節(jié)摘錄

插圖：2.計算機仿真的基本步驟計算機仿真主要可以經(jīng)過以下幾步完成。（1）建立數(shù)學(xué)模型控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型是系統(tǒng)仿真的主要依據(jù)。系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型是描述系統(tǒng)輸入、輸出變量以及內(nèi)部各變量之間關(guān)系的數(shù)學(xué)表達式。描述系統(tǒng)諸變量間靜態(tài)關(guān)系的數(shù)學(xué)表達式稱為靜態(tài)模型；描述自控系統(tǒng)諸變量間動態(tài)關(guān)系的數(shù)學(xué)表達式稱為動態(tài)模型。常用的基本數(shù)學(xué)模型是微分方程與差分方程。（2）建立仿真模型原始的自控系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，如微分方程，并不能用來直接對系統(tǒng)進行仿真。還得將其轉(zhuǎn)換為能夠?qū)ο到y(tǒng)進行仿真的模型。對于連續(xù)控制系統(tǒng)而言，有像微分方程這樣的原始數(shù)學(xué)模型，在零初始條件下進行拉普拉斯變換，求得自控系統(tǒng)傳遞函數(shù)數(shù)學(xué)模型。以傳遞函數(shù)模型為基礎(chǔ)，等效變換為狀態(tài)空間模型，或者將其圖形化為動態(tài)結(jié)構(gòu)圖模型，都是自控系統(tǒng)的仿真模型。對于離散控制系統(tǒng)而言，有像差分方程這樣的原始數(shù)學(xué)模型以及類似連續(xù)系統(tǒng)的各種模型。這些模型都可以對離散系統(tǒng)直接進行仿真。

編輯推薦

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