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第1章　MATLAB基础知识1

1.1　MATLAB概况1

1.1.1 MATLAB的发展历程和影响1

1.1.2 MATLAB语言的特点2

1.1.3 MATLAB 7的新特点3

1.1.4 MATKLAB 7中的控制工具箱及相关产品4

1.2 MATLAB 7的安装5

1.2.1 MATLAB 7的安装要求5

1.2.2 MATLAB 7的安装方法6

1.3 MATLAB 7系统运行9

1.3.1 MATLAB 7的启动9

1.3.2 MATLAB 7的用户界面10

1.3.3 MATLAB 7的工具栏10

1.3.4 MATLAB 7的窗口11

1.4 MATLAB 7的文件管理14

1.4.1 MATLAB的当前目录14

1.4.2 MATLAB 7文件路径设置15

1.5 MATLAB 7帮助系统17

1.5.1　帮助窗口17

1.5.2　帮助查询21

第2章　MATLAB数值计算23

2.1 矩阵与数组运算23

2.1.1　矩阵的建立23

2.1.2　矩阵与数组运算27

2.2　数组函数与矩阵函数30

2.2.1　基本数组函数30

2.2.2　基本矩阵函数31

2.2.3　几个易混淆的两种函数运算34

2.3　关系运算和逻辑运算35

2.3.1　关系运算36

2.3.2　逻辑运算36

2.4　矩阵的分解38

2.4.1　三角分解38

2.4.2　正交分解38

2.4.3　特征值分解39

2.4.4　奇异值分解41

2.5 多项式41

2.5.1　多项式表达41

2.5.2　多项式的运算42

2.6　数据分析43

2.6.1　基本统计函数指令43

2.6.2　协方差阵和相关阵44

2.6.3　有限差分和导数44

2.6.4　数据滤波46

2.7 数值分析48

2.7.1　数值积分48

2.7.2　微分方程的数值解49

第3章　MATLAB程序设计52

3.1　MATLAB程序设计基础52

3.1.1　M文件的创建52

3.1.2　MATLAB的脚本文件53

3.1.3　MATLAB的函数文件55

3.2　参数与变量56

3.2.1　参数56

3.2.2　全局变量和局部变量60

3.3 数据类型61

3.4 程序结构63

3.4.1　顺序结构63

3.4.2　循环结构64

3.4.3　分支结构66

3.5 程序流控制语句69

3.5.1　echo指令69

3.5.2　input指令70

3.5.3　pause指令70

3.5.4　keyboard指令70

3.5.5　break指令70

3.6　函数调用及变量传递71

3.6.1　函数调用71

3.6.2　参数传递72

3.7　绘图73

3.7.1　二维绘图73

3.7.2　三维绘图77

3.7.3　句柄图形79

3.8　M文件举例83

第4章　MATLAB界面设计88

4.1　MATLAB图形用户界面基础88

4.1.1　图形用户界面简介88

4.1.2　图形用户界面对象的层次结构89

4.1.3　启动图形用户界面89

4.1.4　布局编辑器89

4.1.5　GUIDE模板介绍90

4.2　创建图形用户界面92

4.2.1　图形用户界面设计原则92

4.2.2　图形用户界面创建93

4.3　GUI编程102

4.3.1　GUI的M文件102

4.3.2　给GUI的控件响应编制程序105

4.3.3　使用句柄结构进行GUI数据操作108

4.4　GUI实例110

第5章　控制系统的数学模型114

5.1　传递函数模型114

5.1.1　连续系统的传递函数模型114

5.1.2　离散系统的传递函数模型117

5.1.3　多变量系统的传递函数矩阵模型119

5.2　零极点模型121

5.3　状态方程模型122

5.3.1　连续系统的状态方程模型122

5.3.2　离散状态方程模型124

5.4　不同模型对象间的相互转换124

5.4.1　LTI对象转化为传递函数125

5.4.2　将LTI对象转化为零极点模型126

5.4.3　系统的状态方程实现127

5.4.4　最小实现129

5.5 环节方框图模型的化简131

5.5.1　串联连接的化简131

5.5.2　环节并联连接的化简132

5.5.3　环节反馈连接的化简133

5.5.4　复杂连接结构的化简134

5.6　控制系统模型的离散化与连续化137

5.6.1　连续系统模型的离散化137

5.6.2　离散系统模型的连续化139

第6章　控制系统的时域和频域分析141

6.1 时域分析141

6.2　根轨迹分析153

6.3 频域分析156

6.3.1　频率响应158

6.3.2　Bode（波特）图的绘制158

6.3.3　Nyquist（奈奎斯特）图的绘制167

6.3.4　Nichols（尼科尔斯）图的绘制170

6.4　系统的稳定性分析172

第7章　MATLAB的仿真集成环境Simulink176

7.1 Simulink基础知识176

7.1.1　Simulink的工程应用实例176

7.1.2　Simulink常用模块简介177

7.1.3　Simulink的基本应用181

7.1.4　Simulink的总结185

7.2　Simulink的高级应用186

7.2.1　子系统及其建立186

7.2.2　模块封装与模块集188

7.2.3　S函数、M函数及其应用192

7.3 实例：单级倒立摆195

第8章　控制系统的设计与仿真202

8.1 控制系统的Bode图校正202

8.1.1　Bode图超前校正202

8.1.2　Bode图滞后校正207

8.1.3　Bode图滞后超前校正208

8.2　根轨迹校正方法216

8.2.1　串联超前校正216

8.2.2　用Rltool工具进行根轨迹设计220

8.2.3　串联滞后校正224

8.3　PID校正概述224

8.4　极点配置控制器设计230

8.4.1　极点配置算法230

8.4.2　部分极点配置问题233

8.4.3　应用极点配置设计观测器235

8.4.4　基于观测器的控制器设计236

第9章　常用控制系统设计实例241

9.1　鲁棒控制系统241

9.1.1　鲁棒控制问题的一般描述241

9.1.2　鲁棒控制系统设计243

9.1.3　鲁棒控制系统设计实例245

9.2　模型预测控制设计举例250

9.2.1　动态矩阵控制（1MC）的基本原理250

9.2.2　DMC参数设计255

9.2.3　预测控制设计实例259

9.3　模糊控制系统268

9.3.1　模糊控制系统概述268

9.3.2　模糊控制系统的设计方法269

9.3.3　模糊控制系统设计实例271

附录A　基本命令286

附录B　常用函数287

附录C　工具箱函数289

参考文献300