反馈控制问题：使用MATLAB及其控制系统工具箱

　　本书旨在帮助那些控制系统工程的初学者，使他们能够借助MATLAB及其控制系统工具箱的强大功能，迅速解决大量的数字计算问题，以增强学习的效果。书中第一部分，即第2，3，4章论述系统模型的建立，处理的对象包括传递函数模型和状态空间模型。第二部分，即第5，6，7章介绍时域和频域中的分析方法和性能评测。第三部分，即第8，9，10章讨论控制系统设计的技巧和方法。书中各部分包含了大量的可用MATLAB和控制系统工具箱求解的各类例子和各种问题，因而可将其作为一般控制系统教科书的辅助教材。该书不仅适合于正在学习连续时间反馈控制系统设计的高年级学生，同样也适合于学习该类课程的研究生。此外，对于工程技术人员来说，该书也可作为他们用于计算机辅助设计控制系统的一本很好的参考书与工具书。

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第1章  导论                  
 引言  (1)                  
 MATLAB和控制系统工具箱  (1)                  
 课目之间的相互参照  (2)                  
 本书的使用方法  (3)                   
                   
 第2章  单方框模型及其响应                  
 引言  (6)                  
 传递函数  (6)                  
 例2. 1  创建G(s)为TF对象  (7)    源程序2. 1  (8)                  
 例2. 2  创建G(s)为ZPK对象  (8)  源程序2. 2  (9)                  
 强化习题  (9)  P2.1～P2.4  (9)                  
 留数与脉冲响应  (9)                  
 例2. 3  求部分分式展开式和g(t)  (10)  源程序2. 3  (11)                  
 强化习题  (12)  P2.5～P2. 6  (12)                  
 互异极点的时间响应  (12)                  
 例2. 4  单个极点引起的时间响应  (12)  源程序2. 4  (13)                  
 交叉检查  (13)                  
 强化习题  (13)P2. 7～P2. 8 (13)                  
 重极点引起的时间响应  (14)                  
 例2. 5  重极点  (14)  源程序2. 5  (15)                  
 强化习题  (15)P2. 9～P2. 10(15)                  
 阶跃响应  (15)                  
 例2. 6  G(s)的阶跃响应  (15)  源程序2. 6  (16)                  
 强化习题  (17)  P2. 11～P2. 12  (17)                  
 对一般输入的响应  (17)                  
 例2. 7  脉冲输入响应  (17)  源程序2. 7  (18～19)                  
 强化习题  (19)  P2. 13～P2. 14  (19)                  
 极点和稳定性(19)                  
 例2. 8  极点和系统稳定性  (20)  源程序2. 8  (20)                  
 交叉检查(20)                  
 强化习题(21)P2. 15～P2. 18(21)                  
 零点对系统响应的影响  (22)                  
 例2. 9  阻塞零点  (22)  源程序2. 9  (23)                  
 强化习题  (24)  P2. 19～P2. 20  (24)                  
 例2. 10  右半平面零点  (24)  源程序2. 10  (25)                  
 探究(25)E2. 1(25)                  
 综合问题  (25)CP2. 1～CP2. 5  (26～27)                  
 小结  (27)                  
 本章所使用的MATLAB函数  (27～29)                  
 习题答案(29～30)                  
                   
 第3章  建立和分析多方框模型                  
 引言  (31)                  
 串联连接  (31)                  
 例3. 1  两个系统的串联连接  (32)  源程序3. 1  (33)                  
 强化习题  (33)  P3. 1～3. 6  (33～34)                  
 并联连接(34)                  
 例3. 2  并联连接(34)  源程序3. 2  (35)                  
 强化习题(35)P3. 7～P3. 10(36)                  
 例3. 3  串联/并联连接(36)  源程序3. 3  (37)                  
 强化习题  (38)  P3. 11～P3. 12  (38)                  
 反馈连接(38)                  
 例3. 4  反馈连接(39)  源程序3. 4  (39)                  
 强化习题  (40)P3. 13～P3. 19  (40～41)                  
 控制器传递函数(41)                  
 双输入反馈系统(42)                  
 例3. 5  双输入反馈系统  (42)  源程序3. 5  (45)                  
 探究  (45)  F3. 1  (45)                  
 综合问题  (46）CP3. 1～CP3. 5  (46～48)                  
 小结  (48)                  
 本章所使用的MATLAB函数  (48～49)                  
 习题答案(49～50)                  
                   
 第4章　状态空间模型                  
 引言  (51)                  
 模型的创建. 变换和互连  (51)                  
 例4. 1  建立状态空间模型  (52)  源程序4. 1  (54)                  
 强化习题  (54)P4. 1～P4. 2(54)                  
 例4. 2  串联. 并联和反馈连接(54)  源程序4. 2(55)                  
 强化习题  (56)  P4. 3～P4. 5  (56)                  
 极点. 零点. 特征值和稳定性  (56)                  
 例4. 3  特征值和传递零点  (57)  源程序4. 3  (57)                  
 强化习题  (57)  P4. 6～P4. 8  (57)                  
 时间响应  (58)                  
 例4. 4  脉冲. 阶跃和一般响应  (58)  源程序4. 4(59)                  
 强化习题  (59)P4. 9～P4. 11  (59～60)                  
 状态变换(60)                  
 例4. 5  标准变换  (60)  源程序4. 5  (61)                  
 强化习题  (61)  P4. 12～P4. 13  (61)                  
 探究  (62)EP4. 1  (62)                  
 综合问题  (62)CP4. 1～CP4. 4  (62～63)                  
 小结  (63)                  
 本章所使用的MATLAB函数  (63～64)                  
 习题答案  (64～66)                  
                   
 第5章  根轨迹图                  
 引言  (67)                  
 绘制根轨迹图  (67)                  
 例5. 1  纯实数极点  (68)  源程序5. 1  (68)                  
 例5. 2  实数和复数极点  (70)  源程序5. 2  (70～71)                  
 强化习题  (72)P5. 1～P5. 9  (72～74)                  
 任意参数的变化  (74)                  
 例5. 3  可变零点位置  (74)  源程序5. 3  (75)                  
 强化习题(76)P5. 10～P5. 12(76～77)                  
 交叉检验(77)                  
 探究(77)E5. 1～E5. 2(77)                  
 综合问题(77)CP5. 1～CP5. 4(77～79)                  
 小结  (79)                  
 本章所使用的MATLAB函数  (80)                  
 习题答案(80～81)                  
                   
 第6章  频率响应分析                  
 引言  (82)                  
 正弦稳态响应(82)                  
 例6. 1  正弦稳态响应  (83)  源程序6. 1  (83)                  
 强化习题  (84)  P6. 1～P6. 5  (84～85)                  
 频率响应曲线  (85)                  
 例6. 2  伯德图. 尼柯尔斯图和奈奎斯特图  (86)  源程序6. 2  (86)                  
 例6. 3  转角频率和渐近线  (88)  源程序6. 3  (88～89)                  
 强化习题  (89)  P6. 6～P6. 11  (89～90)                  
 频域稳定性分析(91)                  
 例6. 4  穿越频率. 裕量和稳定性  (91)  源程序6. 4  (92)                  
 交叉检验(93)                  
 强化习题  (93)  P6. 12～P6. 14  (93)                  
 探究(93)E6. 1  (93)                  
 综合问题  (94)CP6. 1～CP6. 4  (94)                  
 小结  (95)                  
 本章所使用的MATLAB函数  (95～96)                  
 习题答案(96)                  
                   
 第7章  系统性能                  
 引言  (97)                  
 时域性能(97)                  
 例7. 1  阶跃响应性能  (99)  源程序7. 1  (99)                  
 强化习题  (100)P7. 1～P7. 3  (101)                  
 稳态调节(101)                  
 例7. 2  速度误差系数(101)  源程序7. 2  (102)                  
 强化习题  (102)  P7. 4～P7. 5  (102～103)                  
 频域性能(103)                  
 例7. 3  频域性能  (104)  源程序7. 3  (104)                  
 强化习题(106)P7. 6～P7. 7(106)                  
 探究(106)E7. 1(106)                  
 综合问题(107)CP7. 1～CP7. 3(107)                  
 小结  (108)                  
 本章所使用的MATLAB函数  (108～l09)                  
 习题答案(109)                  
                   
 第8章  比例-积分-微分控制                  
 引言  (110)                  
 比例控制  (110)                  
 例8. 1  比例控制  (111)  源程序8. 1(a)  (112)  源程序8. 1(b)  (113～l14)                  
 源程序8. 1(c)  (115)                  
 比例十积分控制  (115)                  
 例8. 2　PI控制  (116)  源程序8. 2(a)  (117)  源程序8. 2(b)  (118)                  
 比例-积分微分控制  (120)                  
 例8. 3　PID控制  (120)                  
 探究(124)E8. 1～E8. 2(124～l25)                  
 综合问题(125)CP8. 1～CP8. 3(125)                  
 小结  (126)                  
 本章所使用的MATLAB函数  (126～127)                  
                   
 第9章　频率响应设计                  
 引言  (128)                  
 滞后控制器设计(128)                  
 方法l--提高低频幅值(128)                  
 例9. 1　滞后控制器设计方法l  (130)  源程序9. 1(a)  (130～131)                  
 源程序9. 1(b)  (132)                  
 方法2---减小中频和高频幅值  (133)                  
 例9. 2  滞后控制器设计方法2  (134)  源程序9. 2(c)  (135～136)                  
 超前控制器设计(136)                  
 例9. 3  超前控制器设计  (138)  源程序9. 3  (139)                  
 基于频率响应的超前滞迟后控制器设计  (141)                  
 例9. 4　超前－滞后控制器设计  (141)  源程序9. 4  (143～145)                  
 基于PID的超前－滞后控制器设计  (145)                  
 例9. 5  PID的超前－滞后控制  (145)  源程序9. 5  (146～147)                  
 探究  (148)E9. 1～E9. 2(148)                  
 综合问题  (149)CP9. 1一CP 9. 2(149)                  
 小结  (149)                  
 本章所使用的MATLAB函数  (150)                  
                   
 第10章  状态空间设计法                  
 引言  (151)                  
 能控性  (151)                  
 例l0. 1  能控性矩阵  (152)  源程序10. 1  (152)                  
 强化习题  (152)P10. 1～P10.2(152)                  
 极点配置  (153)                  
 例10. 2  全状态反馈的极点配置  (153)  源程序10. 2  (154)                  
 例10. 3  极点配置(低增益)  (154)                  
 强化习题  (154)P10. 3～P10. 5  (155)                  
 能观性  (155)                  
 例10. 4  能观性矩阵  (155)  源程序10. 4  (156)                  
 强化习题  (156)  P10. 6～P10. 8  (156)                  
 观测器设计(157)                  
 例10. 5  观测器设计  (157)  源程序10. 5  (157～158)                  
 强化习题  (158)  P10. 9～P10. 11  (159)                  
 观测器－控制器设计  (160)                  
 例10. 6　观测器-控制器设计  (160)  源程序10. 6  (16l～162)                  
 强化习题  (164)  P10. 12～P10. 14  (164)                  
 探究(165)E10. 1～E10. 2(165)                  
 综台问题  (166)CP10. 1～CPl0. 4  (166～167)                  
 小结  (168)                  
 本章所使用的MATLAB函数  (168)                  
 习题答案(169)                  
                   
 附录                  
 A  实际系统的模型                  
 引言  (170)                  
 电源系统  (171)                  
 具有反作用轮的人造卫星  (172)                  
 弹性杆平衡器(174)                  
 水轮机和进水管(176)                  
 B MATLAB命令                  
 引言  (178)                  
 本书中使用的MATLAB函数  (178～l83)                  
 参考文献(184)                  
 索引  (185～188)