计算机仿真技术与CAD 基于MATLAB的控制系统 第2版2025|PDF|Epub|mobi|kindle电子书版本百度云盘下载

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绪论1

0.1 仿真技术简介1

0.2 计算机仿真技术的发展概况3

0.3 计算机仿真技术的应用4

0.4 控制系统计算机辅助设计的主要内容及其应用5

0.5 基于MATLAB的控制系统仿真的现状6

习题7

第1章 仿真软件——MATLAB8

1.1 MATLAB的功能特点8

1.2 MATLAB的基本操作12

1.3 MATLAB的控制语句19

1.3.1 循环语句19

1.3.2 程序流控制语句20

1.3.3 条件转移语句21

1.4 MATLAB的绘图功能23

1.4.1 二维图形23

1.4.2 三维图形28

1.5 MATLAB的数值运算29

1.5.1 矩阵运算29

1.5.2 向量运算39

1.5.3 关系和逻辑运算40

1.5.4 多项式运算41

1.5.5 数据分析46

1.5.6 函数极值48

1.5.7 代数方程求解49

1.5.8 微分方程求解50

1.5.9 函数积分51

1.5.10 函数绘图52

1.6 MATLAB的符号运算53

1.6.1 符号表达式的生成53

1.6.2 符号表达式的基本运算54

1.6.3 符号表达式的微积分56

1.6.4 符号表达式的变换58

1.6.5 符号表达式的求解59

1.7 MATLAB的图形界面61

1.8 MATLAB编译器63

1.8.1 创建MEX文件63

1.8.2 创建EXE文件65

本章小结67

习题67

第2章 控制系统的数学模型及其转换69

2.1 线性系统数学模型的基本描述方法69

2.2 系统数学模型间的相互转换73

2.3 系统模型的连接81

2.4 典型系统的生成89

2.5 系统的离散化和连续化91

2.6 系统的特性值93

本章小结95

习题95

第3章 连续系统的数字仿真97

3.1 数值积分法97

3.1.1 欧拉法97

3.1.2 梯形法98

3.1.3 预估-校正法98

3.1.4 龙格-库塔法98

3.1.5 关于仿真数值积分法的几点讨论100

3.2 连续系统的数字仿真程序101

3.3 面向系统结构图的仿真103

3.3.1 典型环节的确定103

3.3.2 连接矩阵104

3.3.3 确定系统的状态方程105

3.3.4 面向结构图的数字仿真程序106

3.4 连续系统的快速仿真108

3.4.1 增广矩阵法的基本原理108

3.4.2 典型输入函数的增广矩阵108

本章小结110

习题110

第4章 连续系统按环节离散化的数字仿真111

4.1 连续系统的离散化111

4.2 典型环节的离散系数及其差分方程112

4.3 非线性系统的数字仿真方法114

4.4 连续系统按环节离散化的数字仿真程序116

本章小结119

习题120

第5章 采样控制系统的数字仿真121

5.1 采样控制系统121

5.2 模拟调节器的数字化仿真方法121

5.3 采样控制系统的数字仿真程序122

5.3.1 数字控制器的程序实现123

5.3.2 连续部分的程序实现123

5.3.3 程序框图及仿真程序124

5.4 关于纯滞后环节的数字仿真126

本章小结127

习题127

第6章 动态仿真集成环境——Simulink128

6.1 Simulink简介128

6.1.1 Simulink的启动128

6.1.2 Simulink库浏览窗口的功能菜单129

6.1.3 仿真模块集129

6.2 模型的构造143

6.2.1 模型编辑窗口143

6.2.2 对象的选定145

6.2.3 模块的操作146

6.2.4 模块间的连线147

6.2.5 模型的保存147

6.2.6 模块名字的处理148

6.2.7 模块内部参数的修改149

6.2.8 模块的标量扩展149

6.3 连续系统的数字仿真150

6.3.1 利用Simulink菜单命令进行仿真150

6.3.2 仿真结果分析156

6.3.3 利用MATLAB的指令操作方式进行仿真160

6.3.4 模块参数的动态交换162

6.3.5 Simulink调试器164

6.4 离散系统的数字仿真165

6.5 仿真系统的线性化模型168

6.6 创建子系统172

6.7 封装编辑器174

6.7.1 参数（Parameters）页面174

6.7.2 图标（Icon）页面176

6.7.3 初始化（Initialization）页面178

6.7.4 描述（Documentation）页面178

6.7.5 功能按钮178

6.8 条件子系统180

本章小结185

习题185

第7章 控制系统的计算机辅助分析187

7.1 控制系统的稳定性分析187

7.2 控制系统的时域分析190

7.3 根轨迹法195

7.4 控制系统的频域分析198

7.5 系统的能控性和能观测性分析208

7.5.1 系统的能控性和能观测性209

7.5.2 将系统按能控和不能控进行分解210

7.5.3 将系统按能观测性和不能观测性进行分解211

7.6 系统模型的降阶212

7.6.1 平衡实现213

7.6.2 模型降阶214

本章小结216

习题216

第8章 控制系统的计算机辅助设计218

8.1 频率法的串联校正218

8.1.1 基于频率响应法的串联超前校正218

8.1.2 基于频率响应法的串联滞后校正221

8.1.3 基于频率响应法的串联滞后-超前校正224

8.2 状态反馈和状态观测器的设计228

8.2.1 状态反馈228

8.2.2 状态观测器230

8.2.3 带状态观测器的状态反馈系统234

8.2.4 离散系统的极点配置和状态观测器235

8.2.5 系统解耦236

8.2.6 系统估计器240

8.2.7 系统控制器240

8.3 最优控制系统设计241

8.3.1 状态反馈的线性二次型最优控制241

8.3.2 输出反馈的线性二次型最优控制246

本章小结248

习题248

第9章 基于MATLAB工具箱的控制系统分析与设计249

9.1 控制系统工具箱简介249

9.2 线性时不变系统的对象模型250

9.2.1 LTI对象250

9.2.2 模型建立及模型转换函数251

9.2.3 LTI对象属性的存取和设置256

9.3 线性时不变系统浏览器——LTI Viewer258

9.4 单输入单输出系统设计工具——SISO Design Tool263

9.4.1 MATLAB 7.5的SISO Design Tool263

9.4.2 MATLAB 6.5的SISO Design Tool269

9.5 非线性控制系统设计274

9.5.1 Signal Constraint模块及其应用274

9.5.2 NCD Blockset模块及其应用281

9.5.3 求解其他非线性控制系统的设计问题287

本章小结288

习题289

第10章 Simulink的扩展工具——S-函数290

10.1 S-函数简介290

10.2 S-函数的建立293

10.2.1 用M文件创建S-函数294

10.2.2 用C语言创建S-函数304

10.3 S-函数编译器311

10.4 S-函数包装程序312

本章小结313

习题313

附录A MATLAB函数一览表314

附录B MATLAB函数分类索引322

参考文献327