本書從應用角度出發(fā)，全面系統(tǒng)地介紹了MATLAB軟件及其在自動控制中的應用。全書通過大量實際應用案例詳細闡述利用MATLAB進行控制系統(tǒng)分析與設計的方法。 全書內容精練、實用，案例典型，圖文并茂，是教學團隊多年實踐教學成果的總結。
張磊，副教授，中國海洋大學工程學院骨干教師，青島海藝自動化技術有限公司執(zhí)行董事，長期從事自動化及工業(yè)機器人技術方向的教育培訓，具有豐富的實踐經(jīng)驗。
目 錄
緒論—教學與學習建議 - 1 -
第1章 控制系統(tǒng)仿真概述 - 4 -
1.1 系統(tǒng)仿真概述 - 4 -
1.2 MATLAB簡介 - 6 -
1.3 MATLAB基本操作 - 8 -
1.3.1 MATLAB R2014a的啟動 - 8 -
1.3.2 基本操作界面 - 8 -
1.4 MATLAB操作實例 - 12 -
課后習題1 - 14 -
第2章 MATLAB矩陣及其基本操作 - 15 -
2.1 矩陣及其操作 - 16 -
2.1.1 矩陣的創(chuàng)建 - 16 -
2.1.2 矩陣的屬性 - 17 -
2.1.3 創(chuàng)建特殊矩陣 - 17 -
2.1.4 矩陣操作 - 18 -
2.2 矩陣運算 - 19 -
2.2.1 矩陣加、減運算 - 19 -
2.2.2 矩陣的點運算 - 19 -
2.2.3 矩陣乘運算 - 20 -
2.2.4 矩陣的一些特殊運算 - 21 -
2.3 多維矩陣及其操作 - 22 -
2.3.1 通過指定索引把二維矩陣擴展為多維矩陣 - 22 -
2.3.2 使用內聯(lián)函數(shù)創(chuàng)建多維矩陣 - 23 -
2.3.3 使用cat函數(shù)進行鏈接創(chuàng)建 - 23 -
2.4 結構體和元胞數(shù)組 - 24 -
2.4.1 結構體的創(chuàng)建 - 24 -
2.4.2 元胞數(shù)組 - 26 -
2.5 字符串 - 28 -
2.6 關系運算 - 28 -
課后習題2 - 29 -
第3章 MATLAB數(shù)學運算基礎 - 30 -
3.1 矩陣的基本運算 - 31 -
3.1.1 矩陣的逆 - 31 -
3.1.2 矩陣的特征值和特征向量 - 32 -
3.2 線性方程組的求解方法 - 32 -
3.3 多項式運算 - 34 -
3.3.1 使用roots函數(shù)求多項式的根 - 34 -
3.3.2 使用conv函數(shù)進行多項式乘運算 - 35 -
3.3.3 使用deconv函數(shù)進行多項式除運算 - 35 -
3.3.4 多項式微分 - 36 -
3.4 多項式曲線擬合 - 36 -
3.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計 - 37 -
課后習題3 - 42 -
第4章 M文件與MATLAB編程基礎 - 43 -
4.1 MATLAB的M文件 - 43 -
4.1.1 M文件的創(chuàng)建和編輯 - 44 -
4.1.2 編輯器窗口說明 - 45 -
4.2 MATLAB控制語句 - 46 -
4.2.1 分支控制語句 - 46 -
4.2.2 循環(huán)控制語句 - 49 -
課后習題4 - 50 -
第5章 函數(shù)與外部數(shù)據(jù)操作 - 52 -
5.1 M文件（函數(shù)） - 52 -
5.1.1 函數(shù)類型 - 52 -
5.1.2 參數(shù)傳遞 - 55 -
5.2 外部數(shù)據(jù)操作 - 56 -
5.2.1 MATLAB的外部數(shù)據(jù)操作 - 57 -
5.2.2 使用窗口操作實現(xiàn)文件數(shù)據(jù)讀取 - 58 -
5.2.3 MATLAB程序中獲取用戶輸入數(shù)據(jù) - 60 -
5.2.4 MATLAB程序中日期和時間的使用 - 61 -
課后習題5 - 62 -
第6章 MATLAB的繪圖及圖像處理 - 63 -
6.1 MATLAB的繪圖 - 63 -
6.1.1 二維圖形 - 65 -
6.1.2 三維圖形 - 79 -
6.2 MATLAB的圖像處理 - 86 -
6.2.1 顏色 - 86 -
6.2.2 光照效果 - 87 -
課后習題6 - 88 -
第7章 交互式仿真工具Simulink - 89 -
7.1 Simulink簡介 - 89 -
7.2 Simulink的模塊庫瀏覽界面 - 90 -
7.3 Simulink建模與仿真 - 95 -
7.3.1 Simulink建模與仿真的步驟 - 95 -
7.3.2 Simulink模塊的基本操作 - 96 -
7.3.3 Simulink仿真參數(shù)的設置 - 97 -
7.4 仿真結果的運行、觀察和調試 - 101 -
7.4.1 使用菜單運行仿真 - 102 -
7.4.2 使用命令進行仿真 - 102 -
7.4.3 觀察并分析仿真結果 - 104 -
7.4.4 仿真的調試方法 - 106 -
7.5 Simulink的自定義功能模塊 - 108 -
課后習題7 - 108 -
第8章 控制系統(tǒng)模型的定義 - 110 -
8.1 自動控制系統(tǒng) - 111 -
8.1.1 開環(huán)控制與閉環(huán)控制 - 111 -
8.1.2 自動控制理論概要 - 112 -
8.1.3 自動控制系統(tǒng)中的術語和定義 - 112 -
8.2 控制系統(tǒng)仿真概述 - 113 -
8.2.1 建立數(shù)學模型的實驗方法簡介 - 113 -
8.2.2 建立數(shù)學模型的方法 - 113 -
8.2.3 控制系統(tǒng)模型引言 - 114 -
8.3 模型的描述、生成與封裝 - 114 -
8.3.1 傳遞函數(shù)模型的描述（tf模型） - 114 -
8.3.2 零極點模型的描述（zpk模型） - 116 -
8.3.3 狀態(tài)空間模型的描述（ss模型） - 117 -
8.3.4 線性定常系統(tǒng)LTI模型的生成 - 117 -
8.4 控制系統(tǒng)數(shù)學模型的轉換和連接 - 120 -
8.4.1 系統(tǒng)模型的轉換 - 120 -
8.4.2 系統(tǒng)模型的連接 - 122 -
課后習題8 - 125 -
第9章 控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析 - 127 -
9.1 控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析 - 128 -
9.1.1 直接判別法 - 129 -
9.1.2 繪制零極點圖進行判斷 - 130 -
9.2 繪制系統(tǒng)的響應曲線 - 131 -
9.2.1 階躍響應函數(shù) - 132 -
9.2.2 脈沖響應函數(shù) - 135 -
9.2.3 零輸入響應函數(shù) - 137 -
9.2.4 輸入信號的產生及應用 - 139 -
9.2.5 使用Simulink實現(xiàn)時域響應分析 - 140 -
課后習題9 - 143 -
第10章 控制系統(tǒng)的時域分析 - 144 -
10.1 系統(tǒng)的階躍響應分析 - 145 -
10.2 MATLAB系統(tǒng)分析工具LTI Viewer - 156 -
10.3 控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差 - 158 -
課后習題10 - 163 -
第11章 控制系統(tǒng)的根軌跡分析 - 165 -
11.1 根軌跡法基礎 - 166 -
11.1.1 分析的基本原理 - 166 -
11.1.2 使用MATLAB函數(shù)繪制根軌跡圖 - 169 -
11.2 根軌跡法分析系統(tǒng) - 173 -
11.2.1 增加開環(huán)零極點對根軌跡的影響 - 173 -
11.2.2 利用根軌跡法分析系統(tǒng)的暫態(tài)特性 - 178 -
11.3 MATLAB在根軌跡分析中的綜合應用(rltool) - 179 -
11.3.1 圖形界面工具rltool - 179 -
11.3.2 綜合應用實例 - 182 -
課后習題11 - 185 -
第12章 控制系統(tǒng)的頻域分析 - 187 -
12.1 頻域分析法基礎 - 187 -
12.1.1 分析的基本原理 - 187 -
12.1.2 頻率響應和頻率特性 - 188 -
12.2 MATLAB頻域分析法—頻率特性圖 - 189 -
12.2.1 奈奎斯特圖的繪制 - 189 -
12.2.2 奈奎斯特圖判穩(wěn) - 190 -
12.2.3 伯德圖的繪制 - 192 -
12.3 系統(tǒng)的相對穩(wěn)定性和穩(wěn)定裕度 - 195 -
12.3.1 幅值裕度和相角裕度 - 195 -
12.3.2 幅值裕度和相角裕度獲取方法 - 195 -
課后習題12 - 197 -
第13章 PID控制器設計與應用 - 200 -
13.1 串聯(lián)校正與反饋校正 - 200 -
13.1.1 串聯(lián)校正 - 200 -
13.1.2 反饋校正 - 204 -
13.2 PID校正概述 - 205 -
13.3 PID控制器設計與參數(shù)整定 - 211 -
13.4 PID Tuner控制器設計 - 214 -
課后習題13 - 219 -
第14章 MATLAB圖形用戶界面GUI - 221 -
課后習題14 - 226 -
參 考 文 獻 - 227
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