MATLAB与控制工程虚拟实验编程

本书系统介绍了MATLAB R2022a仿真软件在自动控制领域的功能亮点和MATLAB编程基础，由浅入深地介绍了基于Simulink模块编程的仿真系统搭建与分析方法。本书第1章介绍了MATLAB基础知识;第2章阐述了经典控制理论中的数学建模、时域分析、根轨迹分析、频域分析、系统校正与设计和非线性控制系统分析等关键理论与MATLAB仿真;第3章论述了现代控制理论中的状态空间模型、系统可控性、可观测性判定、稳定性分析、状态反馈极点配置、状态观测器设计、优化控制等基本理论和MATLAB求解方法;第4章按照自动控制原理知识体系给出了21个实验项目，既有MATLAB基础实验，又有自动控制原理MATLAB和Simulink实验;第5章系统介绍了小车倒立摆系统稳定性控制和很优控制与演化博弈实验案例。本书着重介绍了MATLAB函数命令格式和使用方法，并通过大量实例进行详细分析与说明，便于读者自学和上机实验，可满足相关专业不同层次的学习与实践要求。本书可供自控工程技术人员学习与实践，也可作为高等院校控制理论课程的实验教材和参考用书。

前言
第1章MATLAB仿真基础简介
1.1MATLAB R2022a仿真软件简介
1.1.1MATLAB软件
1.1.2MATLAB特点
1.1.3MATLAB R2022a集成开发环境
1.1.4MATLAB R2022a功能亮点
1.1.5控制系统工具箱功能亮点
1.2MATLAB基础知识
1.2.1变量与语句
1.2.2变量操作
1.2.3文件类型
1.3MATLAB编程基础
1.3.1编程环境
1.3.2编程原则
1.3.3程序流程控制语句
1.4MATLAB矩阵及其运算
1.4.1矩阵输入
1.4.2矩阵运算
1.5MATLAB绘图功能
1.5.1二维绘图
1.5.2三维绘图
1.6Simulink动态仿真集成环境
1.6.1Simulink简介
1.6.2Simulink功能模块
1.6.3Simulink基本操作
1.6.4Simulink仿真实例
第2章经典控制理论MATLAB分析
2.1经典控制系统数学模型
2.1.1数学模型的MATLAB指令
2.1.2模型间的相互转换
2.1.3控制系统的典型连接
2.2系统时域分析
2.2.1时域分析的常用命令
2.2.2线性时不变系统浏览器工具
2.3系统根轨迹分析
2.3.1根轨迹分析常用命令
2.3.2系统的稳定性
2.3.3系统的稳态误差
2.4系统频域分析
2.4.1频域分析的常用命令
2.4.2系统设计工具
2.5系统校正与设计
2.5.1超前校正
2.5.2滞后校正
2.6非线性控制系统分析
第3章现代控制理论MATLAB分析
3.1状态空间模型
3.1.1建立数学模型的MATLAB指令
3.1.2状态空间模型的转换
3.1.3状态空间模型的系统连接及化简
3.2系统的可控性、可观测性判定
3.3状态空间的稳定性分析
3.4状态反馈的极点配置方法
3.5状态观测器的设计
3.5.1全维观测器
3.5.2降维观测器
3.6线性二次型很优控制器的设计
3.7虚拟实验的基本理论与发展
3.7.1虚拟实验的由来
3.7.2虚拟实验的发展
第4章基于MATLAB的虚拟仿真实验
4.1MATLAB基础实验
4.1.1实验一MATLAB基本操作与算术运算
4.1.2实验二MATLAB矩阵运算
4.1.3实验三MATLAB程序设计
4.1.4实验四MATLAB图形设计
4.1.5实验五MATLAB图形用户界面（GUI）制作
4.1.6实验六数据处理与多项式计算
4.2经典控制理论的MATLAB实验
4.2.1实验一典型环节的性能分析
4.2.2实验二二阶系统的性能分析
4.2.3实验三控制系统的稳定性分析
4.2.4实验四控制系统的稳态误差分析
4.2.5实验五控制系统根轨迹的分析
4.2.6实验六自动控制系统的频域分析
4.2.7实验七控制系统的校正及设计
4.2.8实验八PID控制器参数整定
4.2.9实验九非线性系统的稳定性分析
4.3现代控制理论的MATLAB实验
4.3.1实验一状态空间模型的建立及相互转换
4.3.2实验二系统的可控性、可观测性判定
4.3.3实验三状态空间系统的时域、频域和稳定性分析
4.3.4实验四状态空间的极点配置
4.3.5实验五状态观测器的设计
4.3.6实验六线性二次型很优控制器的设计
第5章MATLAB虚拟实验案例
5.1倒立摆控制虚拟实验案例
5.1.1小车倒立摆系统模型及设计要求
5.1.2MATLAB仿真分析
5.2很优控制与演化博弈虚拟仿真实验案例
5.2.1演化博弈模型的构建
5.2.2MATLAB仿真分析
参考文献