控制系统计算机辅助设计：MATLAB语言与应用（第3版）/普通高等教育“十一五”国家级规划教材 [Computer Aided Control Systems Design Using MATLAB Language(Third Edition)] pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

薛定宇 著

图书标签:

• 控制系统
• MATLAB
• 计算机辅助设计
• 自动控制
• 信号处理
• 系统建模
• 仿真
• 算法
• 高等教育
• 规划教材

出版社： 清华大学出版社

ISBN：9787302301288

版次：3

商品编码：11160860

品牌：清华大学

包装：平装

丛书名： 全国高等学校自动化专业系列教材

外文名称：Computer Aided Control Systems Design Using MATLAB Language(Third Edition)

开本：16开

编辑推荐

　　

　　《普通高等教育“十一五”国家级规划教材·控制系统计算机辅助设计：MATLAB语言与应用（第3版）》色：
　　以MATLAB语言为主线，系统地介绍MATLAB语言在控制中的应用：
　　控制系统模型、转换、降阶与辨识；
　　控制系统计算机辅助分析与仿真；
　　控制系统各种计算机辅助设计算法与实现；
　　基于MATLAB/Simulink的半实物仿真与实时控制；
　　全新的完整框架、深入浅出的介绍、全部可重复的演示实例。

　　

内容简介

　　《普通高等教育“十一五”国家级规划教材·控制系统计算机辅助设计：MATLAB语言与应用（第3版）》系统地介绍了国际控制界应用很广的MATLAB语言及其在控制教学与研究中的应用，侧重于介绍MATLAB语言编程基础与技巧、科学运算问题的MATLAB求解、线性系统的建模和计算机辅助分析、非线性系统的仿真分析、控制系统的计算机辅助设计方法等，包括串联控制器、状态反馈控制器、多变量系统频域设计、PID控制器设计、QFT控制器、控制器设计、多变量频域设计与解耦、LQG/LTR控制器设计、H2/H。控制、分数阶控制、自适应控制、模糊控制、神经网络控制、遗传算法优化控制等。《普通高等教育“十一五”国家级规划教材·控制系统计算机辅助设计：MATLAB语言与应用（第3版）》还介绍了基于dSPACE和Quanser的实时控制系统实验方法。
《普通高等教育“十一五”国家级规划教材·控制系统计算机辅助设计：MATLAB语言与应用（第3版）》可作为自动化专业高年级本科生和研究生“控制系统仿真与CAD”或“控制系统计算机辅助设计”课程的教材，也可供相关专业的研究人员与研究生参考。

作者简介

　　薛定宇，1985年、1988年、1992年分别获得沈阳工业大学学士、东北工学院硕士、英国Sussex大学博士学位。现任东北大学信息学院教授、博士生导师，中国系统仿真学会理事，辽宁省系统仿真学会理事长。主要研究方向为系统仿真、控制系统计算机辅助设计等。在清华大学出版社等出版了一系列关于MATLAB语言及其应用方面的著作，本书第一版被公认为国内MATLAB应用领域很早也是很有影响的著作，第2版为国家精品教材。主持国家精品课“控制系统仿真与CAD”。

内页插图

目录

第1章 控制系统计算机辅助设计概述
1.1 控制系统计算机辅助设计技术的发展综述
1.2 控制系统计算机辅助设计语言环境综述
1.3 仿真软件的发展概况
1.4 MATLAB/Simulink与CACSD工具箱
1.5 控制系统计算机辅助设计领域方法概述
1.6 本书的基本结构和内容
1.7 习题
参考文献

第2章 MATLAB语言程序设计基础
2.1 MATLAB程序设计语言基础
2.1.1 MATLAB语言的变量与常量
2.1.2 数据结构
2.1.3 MATLAB的基本语句结构
2.1.4 冒号表达式与子矩阵提取
2.2 基本数学运算
2.2.1 矩阵的代数运算
2.2.2 矩阵的逻辑运算
2.2.3 矩阵的比较运算
2.2.4 解析结果的化简与变换
2.2.5 基本数论运算
2.3 MATLAB语言的流程结构
2.3.1 循环结构
2.3.2 条件转移结构
2.3.3 开关结构
2.3.4 试探结构
2.4 函数编写与调试
2.4.1 MATLAB语言函数的基本结构
2.4.2 可变输入输出个数的处理
2.4.3 匿名函数与inline函数
2.5 二维图形绘制
2.5.1 二维图形绘制基本语句
2.5.2 其他二维图形绘制语句
2.5.3 隐函数绘制及应用
2.5.4 图形修饰
2.6 三维图形表示
2.6.1 三维曲线绘制
2.6.2 三维曲面绘制
2.6.3 三维图形视角设置
2.7 MATLAB图形用户界面设计技术
2.7.1 图形界面设计工具Guide
2.7.2 句柄图形学及句柄对象属性
2.7.3 菜单系统设计
2.7.4 界面设计举例与技巧
2.7.5 工具栏设计
2.7.6 ActiveX控件的应用简介
2.8 本章要点简介
2.9 习题
参考文献

第3章 科学运算问题的MATLAB求解
3.1 线性代数问题的MATLAB求解
3.1.1 矩阵的基本分析
3.1.2 矩阵的分解
3.1.3 矩阵指数eA和指数函数eAt
3.2 代数方程的MATLAB求解
3.2.1 线性方程求解问题及MATLAB实现
3.2.2 一般非线性方程的求解
3.2.3 非线性矩阵方程的MATLAB求解
3.3 常微分方程问题的MATLAB求解
3.3.1 一阶常微分方程组的数值解法
……
第4章 线性控制系统的数学模型
第5章 线性控制系统的计算机辅助分析
第6章 非线性控制系统的建模与仿真
第7章 控制系统的经典设计方法
第8章 PID控制器的参数整定
第9章 鲁棒控制与鲁棒控制器设计
第10章 自适应与智能控制系统设计
第11章 分数阶系统的分析与设计
第12章 半实物仿真与实时控制
附录A 常用受控对象的实际系统模型
函数名索引
专业术语索引

前言/序言

　　本书第1版曾是国内最早系统介绍MATLAB语言并和控制理论有机结合的教材，在海内外中文读者中曾有很大影响且被控制界学生与学者广泛参考与引用。本书的风格、内容与课程设置得到国内外同行专家的肯定，2008年本书第2版获批国家级精品教材，同年，以本书为主要教材的“控制系统仿真与CAD”课程获批国家级精品课程。另外，2007年在美国SIAM出版社出版了英文简写版，美国学者在IEEE控制系统杂志上刊出了对该书评价较高的书评，相关教学成果被国内专家组成的鉴定委员会认定为达到国际先进水平。
　　本书第2版出版6年多来，无论在MATLAB与Simulink的功能与控制科学与方法上都有了很大的发展，所以需要对原有的内容进行必要的更新，以适应日益增长的需求。
　　第2章增加了图形用户界面设计方面的内容。如果读者掌握了图形用户界面程序设计技术，将能够更好地理解本书新编的几个程序界面，并能为自己擅长的或独特的研究成果开发出通用程序，提高程序的可重用性，并为其他研究者提供宝贵的借鉴经验。本版将与控制相关的科学运算问题求解独立成新的第3章，充实了和控制问题密切相关的数学问题求解内容，增加了代数方程求解一节，尤其是提出并编写了非线性矩阵方程全部根的求解函数，此外，将原附录A的Laplace、Z变换内容移入本章，使得科学运算的知识结构更加完整。
　　……

《现代控制理论与仿真方法》 本书深入探讨现代控制理论的核心概念，并结合先进的仿真技术，为读者构建一个全面而深入的控制系统设计与分析框架。全书共分为三个主要部分，由浅入深，层层递进，旨在培养读者将理论知识转化为实际工程应用的能力。 第一部分：现代控制理论基础 本部分聚焦于现代控制理论的数学基石和核心思想。我们将从线性系统理论出发，详细阐述状态空间描述的优势及其在分析和设计中的重要作用。读者将学习如何运用李雅普诺夫稳定性理论来严谨地评估系统的稳定性，理解能控性和能观性的概念，并掌握基于这些概念的状态反馈和状态观测器的设计方法。此外，我们还将深入研究最优控制理论，包括LQR（线性二次调节器）的设计原理，以及卡尔曼滤波在状态估计中的应用，为处理含噪声的实际系统提供有力的工具。对于非线性系统的分析，本部分也将介绍一些基础的非线性控制策略，为理解更复杂的系统行为打下基础。 第二部分：先进控制系统设计技术 在扎实的理论基础上，本部分将引导演读者进入更高级的控制系统设计领域。我们将详细讲解PID（比例-积分-微分）控制器及其在工业界中的广泛应用，并深入分析其调优技巧和常见问题。在此基础上，本书将引入模型预测控制（MPC），这是一种强大的面向未来的控制策略，能够处理多变量、约束和非线性系统。读者将学习MPC的原理、预测模型建立以及优化算法的应用。此外，我们还将探讨模糊逻辑控制和神经网络控制等智能控制方法，展示如何利用这些方法来处理难以建模或具有高度非线性的系统。对于鲁棒控制和自适应控制，本书也将提供清晰的介绍，帮助读者理解如何在系统模型不确定或发生变化的情况下，设计出稳定且性能优越的控制器。 第三部分：控制系统仿真与实践 本部分将理论与实践紧密结合，重点在于如何利用现代仿真工具来实现和验证控制器的设计。我们将详细介绍如何构建和使用仿真环境，包括系统模型的建立、控制器模块的设计以及仿真参数的设置。读者将学习如何通过仿真来分析系统的动态响应、性能指标，并进行参数优化。本书将涵盖多种仿真场景，从基础的线性系统仿真，到复杂的非线性系统、多变量耦合系统以及带有不确定性和扰动的系统。我们将强调仿真在验证控制器鲁棒性、预测系统行为、优化控制策略以及进行故障诊断方面的关键作用。此外，本部分还将介绍一些案例研究，涵盖不同领域的控制系统设计，例如机器人控制、航空航航天系统、工业过程控制等，通过实际案例帮助读者巩固所学知识，并将理论知识转化为解决实际工程问题的能力。 本书特色： 理论深度与广度兼备： 紧扣现代控制理论的核心，并辐射到先进的控制设计方法，内容全面，适合不同层次的读者。 仿真导向： 强调仿真在控制系统设计中的重要性，提供实际的仿真方法和技巧，帮助读者从理论走向实践。 循序渐进的学习路径： 从基础理论到高级技术，再到仿真实践，结构清晰，逻辑严谨，易于读者理解和掌握。 工程应用视角： 理论讲解与实际工程应用相结合，注重解决实际工程问题的方法和技巧。 案例研究丰富： 通过不同领域的案例研究，展示控制理论的强大应用能力，启发读者解决实际问题的思路。 本书旨在为读者提供一套完整的现代控制理论和仿真方法的知识体系，培养读者独立进行复杂控制系统设计、分析和优化的能力，使其能够胜任自动化、机器人、航空航天、过程控制等领域的工程技术工作。

评分☆☆☆☆☆

我拿到这本书的时候，最先吸引我的是它所传达的那种严谨的学术态度。从前言的字里行间，我能感受到作者在编写这本书时倾注的心血，以及对该领域研究的深刻洞察。他/她并没有简单地堆砌知识点，而是将复杂的概念梳理得井井有条，逻辑链条清晰可见。阅读过程中，我常常会因为作者对某个问题的深入剖析而产生“原来如此”的顿悟感。他对概念的界定非常精准，对理论的推导过程也详尽入微，丝毫没有含糊不清的地方。这种对细节的极致追求，让我深感信服，也为我后续的学习打下了坚实的基础。即使是对于初学者来说，也不会因为概念的模糊而产生畏难情绪。反之，这种清晰的讲解反而会激发他们探索的兴趣，让他们能够更加自信地迈出学习的步伐。

评分☆☆☆☆☆

我非常欣赏书中循序渐进的学习路径。作者在设计章节结构时，充分考虑到了读者的学习曲线，将内容按照由浅入深、由易到难的顺序进行编排。一开始，它会从一些基础的概念和原理讲起，帮助读者建立起对整个领域的初步认知。然后，再逐步引入更复杂的理论和技术，并且用大量的案例来加以说明，让读者能够在实践中理解和掌握这些知识。我特别喜欢它在介绍每个新概念或新方法时，都会给出清晰的定义、详细的解释以及相关的数学推导。这种严谨而又人性化的教学方式，大大降低了学习的门槛，让我在掌握新知识的过程中感到游刃有余。

评分☆☆☆☆☆

我必须赞扬作者在阐述复杂概念时的清晰度。有些控制理论，尤其是涉及到数学推导和算法原理的部分，本身就具有一定的抽象性和难度。但这本书的作者似乎有一种特殊的魔力，能够将这些复杂的问题分解成易于理解的组成部分，并用清晰的语言进行阐述。他/她善于使用类比、图示以及多角度的解释，帮助读者突破思维的定势，从不同的角度去理解问题。这种精心的讲解方式，大大提升了我的学习效率，让我能够更深入地掌握书中的核心内容，而不是停留在表面。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计，我第一眼看到的时候就觉得很专业，那种简洁而又有力量的设计风格，仿佛在诉说着内容的分量。书脊上的字体清晰，厚度也适中，摆在书架上给人一种踏实感。当我翻开它，纸张的触感也相当不错，不是那种廉价的、容易泛黄的纸，而是带着一种细腻和韧性，这一点对于长时间阅读来说是至关重要的。书页的排版也十分合理，字号大小适中，行间距和段落间距的把握恰到好处，长时间阅读也不会感到眼睛疲劳。更重要的是，目录页的设计非常清晰直观，每个章节的标题都概括了其核心内容，让我能够快速地了解本书的整体结构和重点，方便我根据自己的需求进行有针对性的阅读和学习。封底的出版社信息和ISBN号码也一应俱全，这些细节都体现了出版方的严谨和专业。总而言之，单从书籍的物理形态和初步印象来看，它就给我留下了一个非常好的“第一印象”，充满了值得深入探索的期待感。

评分☆☆☆☆☆

我非常喜欢书中对MATLAB语言的深入讲解。作为一本专注于计算机辅助设计的书籍，它对MATLAB的应用进行了非常详尽的介绍。从基础的语法操作到高级的函数和工具箱的应用，都进行了系统性的讲解。我尤其欣赏的是，作者并没有将MATLAB仅仅作为一种工具来介绍，而是将它与控制理论紧密结合，展示了如何利用MATLAB来建模、仿真、分析和设计控制系统。这让我能够真正地将理论知识转化为实践能力，并且能够熟练地运用MATLAB来解决实际的控制工程问题。

评分☆☆☆☆☆

这本书为我打开了新的认知大门。在阅读过程中，我不仅学到了控制系统设计方面的专业知识，更重要的是，它激发了我对这一领域更深层次的探索欲望。作者在书中时不时地提出一些开放性的问题，或者暗示一些未解决的研究方向，这让我对未来的学习和研究充满了期待。我感觉，这本书就像是一颗种子，在我心中播下了对知识的渴求，让我渴望去了解更多，去探索更多。它不仅仅是一本教材，更像是一位引路人，指引我走向更广阔的学术天地。

评分☆☆☆☆☆

这本书的内容深度和广度给我留下了深刻的印象。它并没有局限于某个狭窄的领域，而是从一个宏观的视角切入，逐步深入到具体的应用层面。我注意到，作者在介绍一个概念时，往往会先给出其理论背景，然后再结合具体的实例进行说明，这样的讲解方式大大增强了理论的实践意义。而且，书中涵盖的知识点非常丰富，从基础的控制理论到一些前沿的应用技术，几乎无所不包。我感觉，这本书就像一座知识的宝库，每次翻阅都能发现新的惊喜，学到新的东西。对于那些希望系统性地掌握控制系统计算机辅助设计的读者来说，这本书无疑是一个宝贵的参考。

评分☆☆☆☆☆

我注意到这本书在理论讲解的严谨性和方法的实用性之间取得了很好的平衡。很多同类书籍可能过于偏重理论，导致读者难以将其与实际应用联系起来；而另一些书籍可能过于注重实践，又会忽略理论基础的重要性。但这本书则不然，它在讲解每一个控制理论时，都紧密结合了MATLAB的实际操作，并且提供了大量的示例代码和仿真结果。这使得读者不仅能够理解理论的精髓，还能够亲手验证这些理论的有效性，并将其应用于实际的工程问题中。这种理论与实践相结合的模式，对于培养具备解决实际问题能力的工程师来说，是至关重要的。

评分☆☆☆☆☆

我对书中提供的案例研究印象尤为深刻。作者并没有仅仅停留在理论层面，而是精心挑选了一系列具有代表性的实际工程案例，并将书中所学的理论和方法应用到这些案例中进行详细分析。这些案例涵盖了不同类型的控制系统，从简单的线性系统到复杂的非线性系统，从传统的PID控制到现代的鲁棒控制和自适应控制。通过对这些案例的深入剖析，我不仅能够看到理论知识是如何在实际工程中发挥作用的，还能够学习到解决实际问题的思路和方法。这对于我来说，是宝贵的实践经验。

评分☆☆☆☆☆

我注意到这本书在语言风格上的独特之处。它既保持了学术著作应有的严谨和专业，又充满了与读者沟通的温度。作者的语言表达流畅自然，不会让人感到生硬或枯燥。在一些关键的理论推导和概念讲解处，作者还会加入一些个人化的见解和思考，这让整个阅读过程变得更加生动有趣。我感觉，就像是在与一位经验丰富的老师在进行一场平等的交流，他/她愿意分享自己的知识和经验，并且引导我去思考。这种人性化的语言风格，大大增强了我的阅读兴趣和学习动力。

评分☆☆☆☆☆

开环控制系统

评分☆☆☆☆☆

很实用

评分☆☆☆☆☆

以后绝对不上京东了，亚马逊和卓越 也不错

评分☆☆☆☆☆

这个书看了一周就看完了，感觉不错。有配套的网上视频一起看。效果更好

评分☆☆☆☆☆

在工业方面，对于冶金、化工、机械制造等生产过程中遇到的各种物理量，包括温度、流量、压力、厚度、张力、速度、位置、频率、相位等，都有相应的控制系统。在此基础上通过采用数字计算机还建立起了控制性能更好和自动化程度更高的数字控制系统，以及具有控制与管理双重功能的过程控制系统。在农业方面的应用包括水位自动控制系统、农业机械的自动操作系统等。

评分☆☆☆☆☆

经典中的经典！值！

评分☆☆☆☆☆

CACS[1] ?D的发展大致可分为三个阶段。第一阶段，从60年代到70年代初，采用由一个或几个控制系统计算程序组成的 CACSD软件包。这种软件包主要是利用线性二次型最优控制理论来设计最优控制系统的设计程序，这些程序归结为求解黎卡提矩阵代数方程，以及利用经典控制理论的频域法和根轨迹法来设计单变量系统的程序。在这一阶段，仿真语言的发展对 CACSD起了推动作用。第二阶段，从70年代初到80年代，英国罗森布罗克学派创立的多变量频域法，对 CACSD的发展起了巨大的推动作用，出现了功能齐全的用于多变量系统设计的CACSD软件包。在这一阶段，微型计算机,高分辨率图形终端，精密绘图仪，光电扫描仪，鼠标等的出现，加强了人机联系，推动了CACSD的发展。80年代后CACSD的研究重点从编制具有各种复杂计算功能的软件包转向建立控制系统分析、综合与设计的良好支持环境，包括线性系统和非线性系统设计工具，辨识与仿真工具，最优化程序和系统综合工具，文件组织，数据库管理，文档系统，图形输入输出和人机接口等。1984年J.H.泰勒和D.K.弗雷德里克提出计算机辅助控制工程(CACE)的新概念，进一步扩大了CACSD的任务,包括建立被控对象模型，确定模型特征，调整被控对象，设计问题形式化，检验问题提法和限制条件，形成折衷的设计方案，执行设计程序，验证设计，提供设计文档，实现最终设计等。第三阶段，从80年代中期开始，提出 CACSD专家系统。1985年出现具有专家系统支持的 LQG（线性二次高斯控制系统）软件包。现在正在研究多变量自适应控制的实时专家系统，多变量系统的系统化设计的专家系统，以及指导控制器物理实现（现场整定）的专家系统。中国从1984年开始研制CACSD软件包，并于 1986年通过国家鉴定。它属于第二代CACSD软件包,采用模块化层次结构，由18个功能子包组成，包括系统辨识，时间序列建模，多项式矩阵分析与综合，LQG控制,多变量频域法和状态空间法设计，系统仿真和模型处理等。CACSD 系统的软件包括系统软件和应用软件，应用软件主要是CACSD软件包,它常用FORTRAN,C,Pascal等语言编写。现在推出的CACSD软件包有三种类型:①计算机辅助分析和计算软件包。它仅包含设计过程中用到的最基本的计算程序。②半自动 CACSD软件包。它不但包含设计过程中用到的最基本的计算程序，还具备人机对话功能，可根据设计者的指令修改系统的结构和参数。这种程序包一般都有6个程序模块（图1）。③全自动 CACSD软件包。它在半自动软件包的基础上又增加自动搜索最优化程序模块，可自动改变控制系统参数,实现设计自动化。CACSD软件包一般都具有人机交互功能,有的软件包还可以使用宏命令或CACSD专用语言。

评分☆☆☆☆☆

指定用书,讲解详细,名师推荐,专业课

评分☆☆☆☆☆

CACS[1] ?D的发展大致可分为三个阶段。第一阶段，从60年代到70年代初，采用由一个或几个控制系统计算程序组成的 CACSD软件包。这种软件包主要是利用线性二次型最优控制理论来设计最优控制系统的设计程序，这些程序归结为求解黎卡提矩阵代数方程，以及利用经典控制理论的频域法和根轨迹法来设计单变量系统的程序。在这一阶段，仿真语言的发展对 CACSD起了推动作用。第二阶段，从70年代初到80年代，英国罗森布罗克学派创立的多变量频域法，对 CACSD的发展起了巨大的推动作用，出现了功能齐全的用于多变量系统设计的CACSD软件包。在这一阶段，微型计算机,高分辨率图形终端，精密绘图仪，光电扫描仪，鼠标等的出现，加强了人机联系，推动了CACSD的发展。80年代后CACSD的研究重点从编制具有各种复杂计算功能的软件包转向建立控制系统分析、综合与设计的良好支持环境，包括线性系统和非线性系统设计工具，辨识与仿真工具，最优化程序和系统综合工具，文件组织，数据库管理，文档系统，图形输入输出和人机接口等。1984年J.H.泰勒和D.K.弗雷德里克提出计算机辅助控制工程(CACE)的新概念，进一步扩大了CACSD的任务,包括建立被控对象模型，确定模型特征，调整被控对象，设计问题形式化，检验问题提法和限制条件，形成折衷的设计方案，执行设计程序，验证设计，提供设计文档，实现最终设计等。第三阶段，从80年代中期开始，提出 CACSD专家系统。1985年出现具有专家系统支持的 LQG（线性二次高斯控制系统）软件包。现在正在研究多变量自适应控制的实时专家系统，多变量系统的系统化设计的专家系统，以及指导控制器物理实现（现场整定）的专家系统。中国从1984年开始研制CACSD软件包，并于 1986年通过国家鉴定。它属于第二代CACSD软件包,采用模块化层次结构，由18个功能子包组成，包括系统辨识，时间序列建模，多项式矩阵分析与综合，LQG控制,多变量频域法和状态空间法设计，系统仿真和模型处理等。CACSD 系统的软件包括系统软件和应用软件，应用软件主要是CACSD软件包,它常用FORTRAN,C,Pascal等语言编写。现在推出的CACSD软件包有三种类型:①计算机辅助分析和计算软件包。它仅包含设计过程中用到的最基本的计算程序。②半自动 CACSD软件包。它不但包含设计过程中用到的最基本的计算程序，还具备人机对话功能，可根据设计者的指令修改系统的结构和参数。这种程序包一般都有6个程序模块（图1）。③全自动 CACSD软件包。它在半自动软件包的基础上又增加自动搜索最优化程序模块，可自动改变控制系统参数,实现设计自动化。CACSD软件包一般都具有人机交互功能,有的软件包还可以使用宏命令或CACSD专用语言。