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基于MATLAB的控制系统仿真及应用

作译者：张聚

出版时间：2012-09 千字数：346 版次：01-01 页数：216

开本：16(185*260) 装帧： I S B N ：9787121172700

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纸质书定价：￥29.9

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目    录

第1章  MATLAB应用基础	1
1.1  MATLAB简介	1
1.1.1  操作界面介绍	2
1.1.2  帮助系统	4
1.1.3  工具箱	6
1.2  MATLAB基本使用方法	12
1.2.1  基本要素	12
1.2.2  应用基础	14
1.2.3  数值运算	18
1.2.4  符号运算	22
1.2.5  图形表达功能	25
1.2.6  程序设计基础	33
习题1	37
第2章  基于MATLAB的控制系统数学模型	39
2.1  数学模型的建立	39
2.1.1  传递函数模型	39
2.1.2  状态空间模型	41
2.1.3  零极点增益模型	44
2.1.4  频率响应数据模型	45
2.1.5  模型参数的获取	46
2.2  数学模型的相互转换	47
2.2.1  连续时间模型和离散时间模型的相互转换	47
2.2.2  传递函数模型和状态空间模型的相互转换	48
2.2.3  传递函数模型和零极点增益模型的相互转换	49
2.2.4  状态空间模型和零极点增益模型的相互转换	50
2.2.5  离散时间系统的重新采样	51
2.3  数学模型的连接	58
2.3.1  串联连接	58
2.3.2  并联连接	59
2.3.3  反馈连接	60
习题2	61
第3章  基于MATLAB的控制系统运动响应分析	63
3.1  零输入响应分析	63
3.2  脉冲输入响应分析	65
3.3  阶跃输入响应分析	67
3.4  高阶系统响应分析	68
3.5  任意输入响应分析	73
3.6  根轨迹分析方法	75
3.7  控制系统的频率特性	77
习题3	82
第4章  基于MATLAB的控制系统运动性能分析	85
4.1  控制系统的稳定性分析	85
4.2  控制系统的稳态性能分析	89
4.3  控制系统的动态性能分析	95
习题4	100
第5章  基于MATLAB/Simulink的控制系统建模与仿真	102
5.1  Simulink模块库	102
5.2  Simulink基本操作	111
5.3  Simulink建模与仿真	112
5.4  基于MATLAB/Simulink的非线性系统自激振荡的分析	120
习题5	127
第6章  基于MATLAB的控制系统校正	130
6.1  PID控制器	130
6.2  超前校正	133
6.3  滞后校正	137
6.4  SISO设计工具	141
习题6	148
第7章  应用实例1——汽车防抱死制动系统建模与控制仿真	151
7.1  汽车防抱死制动系统模型	151
7.1.1  整车模型	151
7.1.2  轮胎模型	152
7.1.3  滑移率模型	153
7.1.4  单轮模型	154
7.2  基于单轮模型的Simulink仿真	154
第8章  应用实例2——车辆悬架系统的建模和控制仿真	158
8.1  汽车悬架系统模型	158
8.1.1  汽车被动悬架系统状态方程的建立	159
8.1.2  汽车主动悬架系统状态方程的建立	159
8.2  悬架系统模型性能分析及仿真	160
8.2.1  稳定性分析	160
8.2.2  脉冲响应	161
8.2.3  锯齿波响应	163
8.2.4  正弦波响应	164
8.2.5  白噪声路面模拟输入仿真	165
8.2.6  汽车悬架系统的对比分析及评价	167
第9章  应用实例3——汽车四轮转向控制系统的仿真	169
9.1  四轮转向车辆的动力学模型	169
9.2  基于横摆角速度反馈控制的四轮转向系统研究	170
9.2.1  模型的建立	170
9.2.2  控制算法	171
9.2.3  基于MATLAB/Simulink仿真	172
9.2.4  操纵稳定性分析	175
9.3  基于最优控制的四轮转向系统研究	175
9.3.1  模型的建立	175
9.3.2  4WS系统的可控性和能观性分析	176
9.3.3  基于MATLAB仿真	176
参考文献	180

前    言
MATLAB是目前国际上最流行、应用最广泛的科学与工程计算软件，是国内外高校和研究部门进行科学研究的重要工具，是攻读学位的本科生、硕士生和博士生必须掌握的基本技能。在设计研究单位和工业部门，MATLAB被广泛用于科学研究和解决各种具体问题。广大的工科类大学生熟悉科学与工程计算软件MATLAB，掌握MATLAB的基本应用方法并能够用MATLAB来解决各自专业领域内的问题，是非常重要和有意义的。
本书系统地论述了基于MATLAB的控制系统仿真技术及其应用。书中既介绍线性控制系统的仿真，也介绍非线性控制系统的仿真；既有连续控制系统的仿真，也有离散控制系统的仿真；既有基于传递函数模型的仿真，也有基于状态空间模型的仿真；既有一般性的仿真方法和技术的介绍，也有具体的应用实例。
全书共分为9章，在介绍MATLAB基本应用的基础上，阐述了基于MATLAB的控制系统数学模型、基于MATLAB的控制系统运动响应分析、基于MATLAB的控制系统运动性能分析、基于MATLAB/Simulink的控制系统建模和仿真，以及基于MATLAB的控制系统校正。作为控制系统仿真技术的应用例子，在本书的最后三章，分别介绍了汽车防抱死制动系统建模与控制仿真、车辆悬架系统的建模和控制仿真及汽车四轮转向控制系统仿真的应用实例。
十余年来，本书作者在浙江工业大学自动化系从事自动控制理论、控制系统仿真及计算机控制技术的教学和科研工作，并具体负责“自动控制原理”国家精品课程的建设工作，深切地体会到在自动控制理论教学中引入MATLAB的重要性，使得学生对于控制系统的工作原理既有直观的感受，又对控制系统的工作原理理解得更为深入，能够有效地激发和提升学生学习的兴趣，提高学生学习的主动性与自觉性，有助于培养学生的创新能力，有助于把学生从烦琐且具体的细节中解脱出来而侧重于关键性的创造性的逻辑思维活动，有助于提高学生解决实际问题的能力，并有助于缩短理论学习与解决问题之间的距离。
本书作为“自动控制原理”国家精品课程的配套教材，由国家级教学名师、“自动控制原理”国家精品课程负责人王万良教授主审。王万良教授对于本书体系结构的确定和内容的选择都给予了全面的指导并仔细审阅了全书，在此深表感谢。
本书可以作为高等学校自动化及相关专业教材，并可供有关科技人员参考。本书提供配套电子课件，请登录华信教育资源网（http://www.hxedu.com.cn）注册下载。
在本书编写过程中，引用了相关的书籍、文献资料以及学位论文中的有关内容。在书稿的准备过程中，研究生丁靖对于书中的例子做了仿真实验并承担了部分书稿的录入工作，在此一并表示感谢。
书中难免存在错误和不足之处，殷切希望广大读者批评指正。


张  聚          
于浙江工业大学自动化研究所

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