本书从应用角度出发，全面系统地介绍了MATLAB软件及其在自动控制中的应用。全书通过大量实际应用案例详细阐述利用MATLAB进行控制系统分析与设计的方法。 全书内容精练、实用，案例典型，图文并茂，是教学团队多年实践教学成果的总结。
张磊，副教授，中国海洋大学工程学院骨干教师，青岛海艺自动化技术有限公司执行董事，长期从事自动化及工业机器人技术方向的教育培训，具有丰富的实践经验。
目 录
绪论—教学与学习建议 - 1 -
第1章 控制系统仿真概述 - 4 -
1.1 系统仿真概述 - 4 -
1.2 MATLAB简介 - 6 -
1.3 MATLAB基本操作 - 8 -
1.3.1 MATLAB R2014a的启动 - 8 -
1.3.2 基本操作界面 - 8 -
1.4 MATLAB操作实例 - 12 -
课后习题1 - 14 -
第2章 MATLAB矩阵及其基本操作 - 15 -
2.1 矩阵及其操作 - 16 -
2.1.1 矩阵的创建 - 16 -
2.1.2 矩阵的属性 - 17 -
2.1.3 创建特殊矩阵 - 17 -
2.1.4 矩阵操作 - 18 -
2.2 矩阵运算 - 19 -
2.2.1 矩阵加、减运算 - 19 -
2.2.2 矩阵的点运算 - 19 -
2.2.3 矩阵乘运算 - 20 -
2.2.4 矩阵的一些特殊运算 - 21 -
2.3 多维矩阵及其操作 - 22 -
2.3.1 通过指定索引把二维矩阵扩展为多维矩阵 - 22 -
2.3.2 使用内联函数创建多维矩阵 - 23 -
2.3.3 使用cat函数进行链接创建 - 23 -
2.4 结构体和元胞数组 - 24 -
2.4.1 结构体的创建 - 24 -
2.4.2 元胞数组 - 26 -
2.5 字符串 - 28 -
2.6 关系运算 - 28 -
课后习题2 - 29 -
第3章 MATLAB数学运算基础 - 30 -
3.1 矩阵的基本运算 - 31 -
3.1.1 矩阵的逆 - 31 -
3.1.2 矩阵的特征值和特征向量 - 32 -
3.2 线性方程组的求解方法 - 32 -
3.3 多项式运算 - 34 -
3.3.1 使用roots函数求多项式的根 - 34 -
3.3.2 使用conv函数进行多项式乘运算 - 35 -
3.3.3 使用deconv函数进行多项式除运算 - 35 -
3.3.4 多项式微分 - 36 -
3.4 多项式曲线拟合 - 36 -
3.5 数据统计 - 37 -
课后习题3 - 42 -
第4章 M文件与MATLAB编程基础 - 43 -
4.1 MATLAB的M文件 - 43 -
4.1.1 M文件的创建和编辑 - 44 -
4.1.2 编辑器窗口说明 - 45 -
4.2 MATLAB控制语句 - 46 -
4.2.1 分支控制语句 - 46 -
4.2.2 循环控制语句 - 49 -
课后习题4 - 50 -
第5章 函数与外部数据操作 - 52 -
5.1 M文件（函数） - 52 -
5.1.1 函数类型 - 52 -
5.1.2 参数传递 - 55 -
5.2 外部数据操作 - 56 -
5.2.1 MATLAB的外部数据操作 - 57 -
5.2.2 使用窗口操作实现文件数据读取 - 58 -
5.2.3 MATLAB程序中获取用户输入数据 - 60 -
5.2.4 MATLAB程序中日期和时间的使用 - 61 -
课后习题5 - 62 -
第6章 MATLAB的绘图及图像处理 - 63 -
6.1 MATLAB的绘图 - 63 -
6.1.1 二维图形 - 65 -
6.1.2 三维图形 - 79 -
6.2 MATLAB的图像处理 - 86 -
6.2.1 颜色 - 86 -
6.2.2 光照效果 - 87 -
课后习题6 - 88 -
第7章 交互式仿真工具Simulink - 89 -
7.1 Simulink简介 - 89 -
7.2 Simulink的模块库浏览界面 - 90 -
7.3 Simulink建模与仿真 - 95 -
7.3.1 Simulink建模与仿真的步骤 - 95 -
7.3.2 Simulink模块的基本操作 - 96 -
7.3.3 Simulink仿真参数的设置 - 97 -
7.4 仿真结果的运行、观察和调试 - 101 -
7.4.1 使用菜单运行仿真 - 102 -
7.4.2 使用命令进行仿真 - 102 -
7.4.3 观察并分析仿真结果 - 104 -
7.4.4 仿真的调试方法 - 106 -
7.5 Simulink的自定义功能模块 - 108 -
课后习题7 - 108 -
第8章 控制系统模型的定义 - 110 -
8.1 自动控制系统 - 111 -
8.1.1 开环控制与闭环控制 - 111 -
8.1.2 自动控制理论概要 - 112 -
8.1.3 自动控制系统中的术语和定义 - 112 -
8.2 控制系统仿真概述 - 113 -
8.2.1 建立数学模型的实验方法简介 - 113 -
8.2.2 建立数学模型的方法 - 113 -
8.2.3 控制系统模型引言 - 114 -
8.3 模型的描述、生成与封装 - 114 -
8.3.1 传递函数模型的描述（tf模型） - 114 -
8.3.2 零极点模型的描述（zpk模型） - 116 -
8.3.3 状态空间模型的描述（ss模型） - 117 -
8.3.4 线性定常系统LTI模型的生成 - 117 -
8.4 控制系统数学模型的转换和连接 - 120 -
8.4.1 系统模型的转换 - 120 -
8.4.2 系统模型的连接 - 122 -
课后习题8 - 125 -
第9章 控制系统的稳定性分析 - 127 -
9.1 控制系统的稳定性分析 - 128 -
9.1.1 直接判别法 - 129 -
9.1.2 绘制零极点图进行判断 - 130 -
9.2 绘制系统的响应曲线 - 131 -
9.2.1 阶跃响应函数 - 132 -
9.2.2 脉冲响应函数 - 135 -
9.2.3 零输入响应函数 - 137 -
9.2.4 输入信号的产生及应用 - 139 -
9.2.5 使用Simulink实现时域响应分析 - 140 -
课后习题9 - 143 -
第10章 控制系统的时域分析 - 144 -
10.1 系统的阶跃响应分析 - 145 -
10.2 MATLAB系统分析工具LTI Viewer - 156 -
10.3 控制系统的稳态误差 - 158 -
课后习题10 - 163 -
第11章 控制系统的根轨迹分析 - 165 -
11.1 根轨迹法基础 - 166 -
11.1.1 分析的基本原理 - 166 -
11.1.2 使用MATLAB函数绘制根轨迹图 - 169 -
11.2 根轨迹法分析系统 - 173 -
11.2.1 增加开环零极点对根轨迹的影响 - 173 -
11.2.2 利用根轨迹法分析系统的暂态特性 - 178 -
11.3 MATLAB在根轨迹分析中的综合应用(rltool) - 179 -
11.3.1 图形界面工具rltool - 179 -
11.3.2 综合应用实例 - 182 -
课后习题11 - 185 -
第12章 控制系统的频域分析 - 187 -
12.1 频域分析法基础 - 187 -
12.1.1 分析的基本原理 - 187 -
12.1.2 频率响应和频率特性 - 188 -
12.2 MATLAB频域分析法—频率特性图 - 189 -
12.2.1 奈奎斯特图的绘制 - 189 -
12.2.2 奈奎斯特图判稳 - 190 -
12.2.3 伯德图的绘制 - 192 -
12.3 系统的相对稳定性和稳定裕度 - 195 -
12.3.1 幅值裕度和相角裕度 - 195 -
12.3.2 幅值裕度和相角裕度获取方法 - 195 -
课后习题12 - 197 -
第13章 PID控制器设计与应用 - 200 -
13.1 串联校正与反馈校正 - 200 -
13.1.1 串联校正 - 200 -
13.1.2 反馈校正 - 204 -
13.2 PID校正概述 - 205 -
13.3 PID控制器设计与参数整定 - 211 -
13.4 PID Tuner控制器设计 - 214 -
课后习题13 - 219 -
第14章 MATLAB图形用户界面GUI - 221 -
课后习题14 - 226 -
参 考 文 献 - 227
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