MATLAB與控制系統(tǒng)仿真實(shí)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(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 R2007a為系統(tǒng)仿真平臺(tái)，以清新、簡(jiǎn)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(yǔ)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(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，MATIAB語(yǔ)言的程序設(shè)計(jì)，MATLAB語(yǔ)言的二維圖形、三維圖形和符號(hào)函數(shù)的繪制等繪圖基礎(chǔ)。同時(shí)，以基于GUI設(shè)計(jì)工具GUIDE的開發(fā)為例簡(jiǎn)要介紹了MlATLAB GUI程序設(shè)計(jì)，初步介紹了MATLAB的混合編程知識(shí)，并給出了應(yīng)用MATLAB@Builder for Java進(jìn)行混合編程的實(shí)例。下篇主要內(nèi)容有：自動(dòng)控制及其仿真概述；對(duì)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(jí)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(jiǎn)等；分別從直接判定和圖解判定兩方面來(lái)進(jìn)行控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析；對(duì)控制系統(tǒng)的時(shí)域分析分別從動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)和穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo)的分析出發(fā)進(jìn)行描述；對(duì)控制系統(tǒng)的根軌跡分析及基于根軌跡的系統(tǒng)校正；對(duì)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(jì)主要包括了PID控制器的作用分析及設(shè)計(jì)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(duì)使用相平面法和描述函數(shù)法進(jìn)行了仿真分析。

內(nèi)容概要

本書以MATLAB R2007a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)，并簡(jiǎn)要介紹了MATLAB GUI程序設(shè)計(jì)和MATLAB的混合編程知識(shí)，共7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)實(shí)例供學(xué)習(xí)參考，共10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(guò)緊密聯(lián)系實(shí)際突出實(shí)用性。    本書可作為自動(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。

書籍目錄

上篇  MATLAB語(yǔ)言基礎(chǔ)　第1章　MATLAB環(huán)境認(rèn)識(shí)與操作    1.1  MATLAB環(huán)境認(rèn)識(shí)  　  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(dòng)　    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(yǔ)言基礎(chǔ)　  2.1　MATLAB語(yǔ)言的常量與變量　    2.1.1  MATLAB語(yǔ)言的常量　    2.1.2  MATLAB語(yǔ)言的變量　  2.2  MATLAB語(yǔ)言的運(yùn)算符  　  2.2.1　算術(shù)運(yùn)算符　    2.2.2　關(guān)系運(yùn)算符　    2.2.3　邏輯運(yùn)算符　  2.3　MATLAB語(yǔ)言的數(shù)據(jù)類型　    2.3.1  MATLAB語(yǔ)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(yǔ)言的基本語(yǔ)句結(jié)構(gòu)　    2.4.1　直接賦值語(yǔ)句　    2.4.2　調(diào)用函數(shù)語(yǔ)句　  本章小結(jié)　第3章　MATLAB的數(shù)值運(yùn)算與符號(hào)運(yùn)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(yùn)算　    3.2.1　算術(shù)運(yùn)算　    3.2.2　關(guān)系運(yùn)算　    3.2.3　邏輯運(yùn)算　    3.2.4　運(yùn)算優(yōu)先級(jí)　  3.3　MATLAB的基本符號(hào)運(yùn)算　    3.3.1　符號(hào)運(yùn)算基本函數(shù)　    3.3.2　符號(hào)代數(shù)方程求解　    3.3.3　符號(hào)微積分運(yùn)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(yǔ)言的程序設(shè)計(jì)    4.1  MATLAB語(yǔ)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(jì)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(jì)中應(yīng)注意的問(wèn)題　  本章小結(jié)　第5章　MATLAB語(yǔ)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(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：2.計(jì)算機(jī)仿真的基本步驟計(jì)算機(jī)仿真主要可以經(jīng)過(guò)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(dá)式。描述系統(tǒng)諸變量間靜態(tài)關(guān)系的數(shù)學(xué)表達(dá)式稱為靜態(tài)模型；描述自控系統(tǒng)諸變量間動(dòng)態(tài)關(guān)系的數(shù)學(xué)表達(dá)式稱為動(dòng)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(lái)直接對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行仿真。還得將其轉(zhuǎn)換為能夠?qū)ο到y(tǒng)進(jìn)行仿真的模型。對(duì)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(jìn)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(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖模型，都是自控系統(tǒng)的仿真模型。對(duì)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(duì)離散系統(tǒng)直接進(jìn)行仿真。

編輯推薦

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