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计算机仿真技术与CAD——基于MATLAB的控制系统(第5版)
丛   书   名: “十二五”普通高等教育本科国家级规划教材  普通高等教育“十一五”国家级规划教材  电气工程、自动化专业教材
作   译   者:李国勇 出 版 日 期:2022-01-01
出   版   社:电子工业出版社 维   护   人:韩同平 
书   代   号:G0424040 I S B N:9787121424045

图书简介:

本书为普通高等教育“十一五”和“十二五”国家级规划教材。本书全面论述控制系统计算机仿真的基本概念和原理,系统介绍当前国际控制界最为流行的面向工程与科学计算的高级语言MATLAB及其动态仿真集成环境Simulink,并以MATLAB/Simulink为平台,详细阐述控制系统的数学模型及其转换、连续系统和离散系统的仿真方法、控制系统的计算机辅助分析与设计;特别介绍基于图形界面的MATLAB工具箱的线性和非线性控制系统设计方法。本书取材先进实用,讲解深入浅出,各章均有大量的例题,并提供了相应的仿真程序,便于读者掌握和巩固所学知识。本书可作为高等院校自动化及其他控制类各专业本科生和研究生教材,也可作为自动控制及相关专业技术人员的参考用书。
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    内容简介

    本书为普通高等教育“十一五”和“十二五”国家级规划教材。本书全面论述控制系统计算机仿真的基本概念和原理,系统介绍当前国际控制界最为流行的面向工程与科学计算的高级语言MATLAB及其动态仿真集成环境Simulink,并以MATLAB/Simulink为平台,详细阐述控制系统的数学模型及其转换、连续系统和离散系统的仿真方法、控制系统的计算机辅助分析与设计;特别介绍基于图形界面的MATLAB工具箱的线性和非线性控制系统设计方法。本书取材先进实用,讲解深入浅出,各章均有大量的例题,并提供了相应的仿真程序,便于读者掌握和巩固所学知识。本书可作为高等院校自动化及其他控制类各专业本科生和研究生教材,也可作为自动控制及相关专业技术人员的参考用书。

    图书详情

    ISBN:9787121424045
    开 本:16(185*260)
    页 数:360
    字 数:720

    本书目录

    第0章绪论
    01仿真技术简介
    02计算机仿真技术的发展概况
    03计算机仿真技术的应用
    04控制系统计算机辅助设计的
    主要内容及其应用
    05基于MATLAB的控制系统
    仿真的现状
    习题
    第1章仿真软件——MATLAB
    11MATLAB的功能特点
    111语言简介
    112操作界面
    12MATLAB的基本操作
    121语言结构
    122窗口命令的执行及回调
    123窗口变量的处理
    124窗口命令的属性
    125数值结果显示格式
    126基本输入输出函数
    127外部程序调用
    13MATLAB的程序设计
    131磁盘文件
    132控制语句
    14MATLAB的图形处理
    141二维图形
    142三维图形
    143四维图形
    144图像与动画
    15MATLAB的数值运算
    151矩阵运算
    152向量运算
    153关系和逻辑运算
    154多项式运算
    16MATLAB的符号运算
    161符号表达式的生成
    162符号表达式的基本运算
    163符号表达式的微积分
    164符号表达式的积分变换
    165符号表达式的求解
    17MATLAB的矩阵处理
    171矩阵行列式
    172矩阵的特殊值
    173矩阵的三角分解
    174矩阵的奇异值分解
    175矩阵的范数
    176矩阵的特征值与特征向量
    177矩阵的特征多项式、特征方程和
    特征根
    18MATLAB的数据处理 
    181数据插值
    182曲线拟合
    183数据分析
    19MATLAB的方程求解
    191代数方程求解
    192微分方程求解
    110MATLAB的函数运算
    1101函数极值
    1102函数积分
    111MATLAB的文件处理
    1111处理二进制文件
    1112处理文本文件
    112MATLAB的图形界面
    1121启动GUI Builder
    1122对象设计编辑器
    113MATLAB编译器
    1131创建MEX文件
    1132创建EXE文件
    小结
    习题
    第2章控制系统的数学模型及其转换
    21线性系统数学模型的基本
    描述方法
    22系统数学模型间的相互转换
    23系统模型的连接
    24典型系统的生成
    25系统的离散化和连续化
    26系统的特性值
    本章小结
    习题
    第3章连续系统的数字仿真
    31数值积分法
    32面向系统传递函数的仿真
    33面向系统结构图的仿真
    34连续系统的快速仿真
    本章小结
    习题
    第4章连续系统按环节离散化的
    数字仿真
    41连续系统的离散化
    42典型环节的离散系数及
    其差分方程
    43非线性系统的数字仿真方法
    44连续系统按环节离散化的
    数字仿真程序
    本章小结
    习题
    第5章采样控制系统的数字仿真
    51采样控制系统
    52模拟调节器的数字化仿真方法
    53采样控制系统的数字仿真程序
    54关于纯滞后环节的数字仿真
    本章小结
    习题
    第6章动态仿真集成环境——
    Simulink
    61Simulink简介
    611Simulink的启动 
    612Simulink库浏览窗口的功能菜单
    613仿真模块集
    62模型的构造
    621模型编辑窗口
    622对象的选定
    623模块的操作
    624模块间的连线
    625模型的保存
    626模块名字的处理
    627模块内部参数的修改
    628模块的标量扩展
    63连续系统的数字仿真
    631利用Simulink菜单命令进行仿真
    632利用MATLAB的指令操作方式
    进行仿真
    633模块参数的动态交换
    634Simulink调试器
    64离散系统的数字仿真
    65仿真系统的线性化模型
    66创建子系统
    67封装编辑器
    671参数(Parameters)页面
    672图标(Icon)页面
    673初始化(Initialization)页面
    674描述(Documentation)页面
    675功能按钮
    68条件子系统
    本章小结
    习题
    第7章控制系统的计算机辅助分析
    71控制系统的时域分析
    711控制系统的稳定性
    712控制系统的时域响应
    713控制系统的稳态误差
    72根轨迹分析
    721根轨迹的绘制
    722根轨迹的分析
    73控制系统的频域分析
    731连续控制系统的频域分析
    732离散控制系统的频域分析
    733时间延迟系统的频域分析
    734基于频率特性的系统辨识
    74系统的能控性和能观测性分析
    741系统的能控性和能观测性
    742将系统按能控性和不能控性
    进行分解
    743将系统按能观测性和不能观
    测性进行分解
    75系统模型的降阶
    751平衡实现
    752模型降阶
    本章小结
    习题
    第8章控制系统的计算机辅助设计
    81频率法的串联校正
    811基于频率响应法的串联超前校正
    812基于频率响应法的串联滞后校正
    813基于频率响应法的串联滞后-
    超前校正
    82根轨迹法的串联校正
    821基于根轨迹法的串联超前校正
    822基于根轨迹法的串联滞后校正
    823基于根轨迹法的串联滞后-
    超前校正
    83状态反馈和状态观测器的设计
    831状态反馈
    832状态观测器
    833带状态观测器的状态反馈系统
    834离散系统的极点配置和
    状态观测器
    835系统解耦
    836系统估计器
    837系统控制器
    84最优控制系统设计
    841状态反馈的线性二次型最优控制
    842输出反馈的线性二次型最优控制
    本章小结
    习题
    第9章基于MATLAB工具箱的控制
    系统分析与设计
    91控制系统工具箱简介
    92线性时不变系统的对象模型
    921LTI对象
    922模型建立及模型转换函数
    923LTI对象属性的存取和设置
    93线性时不变系统浏览器
    94线性控制系统设计器
    941MATLAB 6x的SISO Design Tool
    942MATLAB 7x的SISO Design Tool
    943MATLAB 8x/9x版的Control 
    System Designer
    95非线性控制系统设计
    951NCD Blockset模块及其应用
    952Signal Constraint模块及其应用
    953Check Step Response Characteristics
    模块及其应用
    954其他非线性控制系统的设计问题
    本章小结
    习题
    第10章Simulink的扩展工具——
    S函数
    101S函数简介
    102S函数的建立
    1021用M文件创建S函数 
    1022用C语言创建S函数
    103S函数编译器
    104S函数包装程序
    本章小结
    习题
    附录AMATLAB函数一览表
    附录BMATLAB函数分类索引
    参考文献

    展开

    前     言

    第5版前言本书自2003年9月初版和2008年1月、2012年2月及2016年2月的三次再版以来,深得广大读者的关心和支持,被国内多所高等学校选为教材,累计发行6万余册,并先后入选普通高等教育“十一五”和“十二五”国家级教材规划。
    这次修订在保持前四版内容系统、实用、易读的特点,以及框架结构基本不变的基础上,重点对第1章、第2章、第6章和第9章内容进行了修订和完善,增加了与MATLAB有关的新内容,替换了每章的习题解答,提供了配套的教学网站,并且充分考虑能适应新形式下计算机仿真技术类课程教学和适用于不同层次院校的选学需要,体现宽口径专业教育思想,反映先进的技术水平,强调教学实践的重要性,有利于学生自主学习和动手实践能力的培养,适应卓越工程师和新工科人才培养的要求。同时也符合自动化专业培养目标、反映自动化专业教育改革方向、满足自动化专业教学需要和多学科交叉背景学生的教学需求、符合学校推进高等教育国家级一流本科课程“双万计划”建设和实现特色化发展的需要。
    本书在叙述MATLAB通用功能时,对内容是精心挑选的,但在书后的索引中罗列了通用功能的几乎全部指令,以备读者查阅需要。面对MATLAB 6x/7x/8x/9x部分功能的较大变化,针对本书所涉及的部分,第5版分别馔写了MATLAB 6x、MATLAB 7x、MATLAB 8x和MATLAB 9x四个不同经典版本的内容,以满足不同读者的需求。
    本次修订后从内容上来说,涉及面更广,几乎包括了计算机仿真、控制系统计算机辅助分析与设计、MATLAB和Simulink的所有基本内容和使用方法。对于涉及本课程内容的MATLAB较大变化,本书都分别按其版本进行了介绍。各部分内容力求精而简,且各章均配有适当的例题和习题,并提供了相应的用MATLAB编写的仿真程序。
    本书适用学时数为32~64(2~4学分),各章节编排具有相对的独立性,使教师与学生便于取舍,便于不同层次院校的不同专业选用,以适应不同教学学时的需要;内容完善、新颖、有利于学生能力的培养。
    本书由李国勇主编,程永强副主编。全书共包括11章和2个附录,其中第0章由程永强编写;第1章和第9章由李国勇编写;第2章由任密蜂编写;第3章由丁洁编写;第4章和附录由成慧翔编写;第5章由续欣莹编写;第6章由杨丽娟编写;第7章由郭红戈编写;第8章由李晔编写;第10章由崔亚峰编写。全书由李国勇统编定稿。李虹教授主审了全书,提出了许多宝贵的意见和建议,在此深表谢意。
    本书可作为高等院校自动化和控制类各专业本科生和研究生教材。鉴于本书的通用性和实用性较强,故也可作为自动控制及相关专业的教学、研究、设计人员和工程技术人员的参考用书。
    本书提供配套的电子课件,可登录华信教育资源网:wwwhxeducomcn,注册后免费下载。
    本书提供的配套教学网站网址为
    http://mooc1chaoxingcom/course/204210881html
    http://wwwicourse163org/spoc/course/TYUT-1449768162?tid=1450215449
    课程简介与本书对应的课程,2016年入选电子工业出版社“信息技术专业内容资源库建设”(慕课视频课程建设)项目,2019年被认定为山西省高等学校精品共享课程,如欲了解其课程内容及教学思路等,请扫描右面二维码,便可观看相应的视频录像。
    由于作者水平有限,书中难免有遗漏与不当之处,故恳请有关专家、同行和广大读者批评指正。
    
    编者
    展开

    作者简介

    李国勇 男,山西闻喜,1963年生,工学博士,山西省教学名师,太原理工大学教授。主编出版高等学校规划教材和专著等30部,其中7部入选普通高等教育“十一五”或“十二五”国家级规划教材,2部获全国电子信息类优秀教材,2部入选全国高校电气类专业精品教材,且《现代控制理论》被评为国家级精品教材。主讲《自动控制理论》 、 《计算机仿真技术》 、 《过程控制系统》 、 《最优控制理论》和《智能控制及其MATLAB实现》等课程,其中《自动控制理论》2009年被评为山西省精品课程,2013年被评为山西省精品资源共享课,2020年被认定为山西省精品共享课程;《计算机仿真技术》2019年被认定为山西省精品共享课程;《过程控制系统》2021年被认定为山西省精品共享课程。作为负责人获山西省教学成果特等奖2次、一等奖2次。
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