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第1章 MATLAB应用基础1

1.1MATLAB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

1.2MATLAB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137

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52

2.3数学模型的连接60

2.3.1串联连接60

2.3.2并联连接61

2.3.3反馈连接62

习题263

第3章 基于MATLAB的控制系统运动响应分析65

3.1零输入响应分析65

3.2脉冲输入响应分析67

3.3阶跃输入响应分析69

3.4高阶系统响应分析70

3.5任意输入响应分析75

3.6根轨迹分析方法77

3.7控制系统的频率特性79

习题385

第4章 基于MATLAB的控制系统运动性能分析87

4.1控制系统的稳定性分析87

4.2控制系统的稳态性能分析92

4.3控制系统的动态性能分析97

习题4102

第5章 基于MATLAB/Simulink的控制系统建模与仿真104

5.1Simulink模块库104

5.2Simulink基本操作113

5.3Simulink建模与仿真114

5.4基于MATLAB/Simulink的非线性系统自激振荡的分析126

习题5134

第6章 基于MATLAB的控制系统校正136

6.1PID控制器136

6.2超前校正139

6.3滞后校正143

6.4SISO设计工具147

习题6154

第7章 应用实例1——汽车防抱死制动系统建模与控制仿真157

7.1汽车防抱死制动系统模型157

7.1.1整车模型157

7.1.2轮胎模型158

7.1.3滑移率模型159

7.1.4单轮模型160

7.2基于单轮模型的Simulink仿真160

第8章 应用实例2——车辆悬架系统的建模和控制仿真164

8.1汽车悬架系统模型164

8.1.1汽车被动悬架系统状态方程的建立165

8.1.2汽车主动悬架系统状态方程的建立165

8.2悬架系统模型性能分析及仿真166

8.2.1稳定性分析166

8.2.2脉冲响应167

8.2.3锯齿波响应169

8.2.4正弦波响应170

8.2.5白噪声路面模拟输入仿真171

8.2.6汽车悬架系统的对比分析及评价173

第9章 应用实例3——汽车四轮转向控制系统仿真175

9.1四轮转向车辆的动力学模型175

9.2基于横摆角速度反馈控制的四轮转向系统研究176

9.2.1模型的建立176

9.2.2控制算法177

9.2.3基于MATLAB/Simulink仿真178

9.2.4操纵稳定性分析181

9.3基于最优控制的四轮转向系统研究181

9.3.1模型的建立181

9.3.2 4WS系统的可控性和能观性分析182

9.3.3基于MATLAB仿真182

第10章 MATLAB半实物仿真系统186

10.1MATLAB xPC半实物仿真系统186

10.1.1MATLAB xPC半实物仿真平台架构186

10.1.2在Simulink中搭建半实物仿真系统框图193

10.2用M语言编写的算法进行xPC半实物仿真实验方法196

10.2.1S-Function模块使用C代码进行xPC半实物仿真的框架197

10.2.2S-Function模块使用RTW工具箱生成C文件并内部调用197

10.2.3使用嵌入式MATLAB函数进行xPC半实物仿真方法199

10.3显式模型预测控制算法xPC半实物仿真实验200

10.3.1显式模型预测控制xPC半实物仿真平台架构201

10.3.2建立显式模型预测控制半实物仿真系统的Simulink模型202

10.3.3显式模型预测控制半实物仿真系统控制效果204

10.4利用C-MEX混编技术实现在MATLAB环境下操作硬件206

10.4.1编写用于驱动和操作硬件的MEX文件206

10.4.2MEX文件的测试与应用210

第11章 应用实例——三自由度直升机系统半实物仿真与实时控制214

11.1Quanser三自由度直升机的系统结构和数学模型214

11.2三自由度直升机PID控制器设计217

11.3三自由度直升机PID控制数值仿真218

11.4三自由度直升机控制半实物仿真与实时控制222

11.5三自由度直升机控制半实物仿真实验226

参考文献229