本书系统地介绍了MATLAB的基本功能、 操作及其在控制系统中的应用。书中内容由浅入深，结合大量实例，分析了MATLAB的基础知识及程序设计等各方面知识。结合实际控制系统的实例，详细介绍了借助于MATLAB进行控制系统分析、设计的方法与过程。

全书分两篇，共10章。上篇为MATLAB程序设计基础，包括1～4章，主要介绍MATLAB的基础知识、MATLAB数值运算、MATLAB符号运算、MATLAB程序设计。下篇为自动控制系统的MATLAB实现，包括5～10章，主要介绍控制系统理论基础、仿真环境Simulink的适用基础、控制系统数学模型的MATLAB实现、控制系统分析、经典控制系统设计与仿真、现代控制系统设计与仿真。

全书分两篇，共10章。上篇为MATLAB程序设计基础，主要介绍MATLAB的基础知识、MATLAB数值运算、MATLAB符号运算、MATLAB程序设计。下篇为自动控制系统的MATLAB实现，主要介绍控制系统理论基础、仿真环境Simulink的使用基础、控制系统数学模型的MATLAB实现、控制系统分析、经典控制系统设计与仿真、现代控制系统设计与仿真。

本书意在让读者尽快掌握MATLAB提供的编程环境和工具进行控制系统的设计。书中列举大量实例来帮助读者理解和掌握MATLAB编程和设计控制系统的技巧。

本书各章节之间既相互联系又相互独立，读者可根据自己的需要选择阅读。本书可作为高校理工科本科生和研究生的教学参考用书，也可供自动控制、计算机仿真及其相关领域的工程技术和研究人员参考。

第1章 MATLAB知识简介/1

 1.1 MATLAB概述/1

 1.2 MATLAB的基本操作/2

1.2.1 MATLAB语言特点/2

1.2.2 MATLAB的M文件介绍/3

1.2.3 MATLAB的使用命令/6

1.2.4 MATLAB函数举例/10

 1.3 MATLAB 窗口的基本操作/12

1.3.1 命令窗口的使用/12

1.3.2 Figure窗口的图形操作功能/13

1.3.3 GUI（图形用户接口）/14

1.3.4 自定义函数/18

1.3.5 交互控制/20

第2章 MATLAB数组与矩阵运算/21

 2.1 MATLAB的数组与矩阵运算/21

2.1.1 数组与矩阵的基本概念/21

2.1.2 数组或矩阵元素的标识/22

2.1.3 数组与矩阵的输入方法/25

2.1.4 向量的生成及其运算/28

2.1.5 矩阵的特有运算/31

2.1.6 字符串作为字符数组的示例/41

 2.2 多项式及其运算/41

2.2.1 多项式运算函数/42

2.2.2 多项式运算举例/42

第3章 符号运算/47

 3.1 算术符号操作/47

 3.2 基本运算/49

3.2.1 函数计算器/62

3.2.2 微积分/63

3.2.3 符号函数的作图/66

3.2.4 积分变换/72

3.2.5 Taylor级数/77

3.2.6 其他/79

 3.3 复变函数计算的MATLAB实现/90

3.3.1 复数的概念/90

3.3.2 MATLAB关于复变量的函数命令/90

3.3.3 复数的生成与创建复矩阵/91

3.3.4 复数的几何表示/93

3.3.5 复数代数运算的MATLAB实现/95

第4章 MATLAB程序设计/99

 4.1 文件与程序结构/99

4.1.1 M文件/99

4.1.2 输入与输出/100

 4.2 参数与变量/102

4.2.1 参数/102

4.2.2 全局变量和局部变量/104

 4.3 数据类型/105

 4.4 程序结构/105

4.4.1 顺序结构/106

4.4.2 循环结构/106

4.4.3 分支结构/108

4.4.4 程序终止控制语句/111

4.4.5 程序异常处理语句/111

 4.5 程序流控制语句/112

4.5.1 echo指令/112

4.5.2 pause指令/112

4.5.3 keyboard指令/112

4.5.4 break指令/113

 4.6 MATLAB函数/113

4.6.1 函数/113

4.6.2 子函数/114

4.6.3 私有函数/115

4.6.4 嵌套函数/115

 4.7 MATLAB程序调试/116

4.7.1 调试方法/116

4.7.2 调试工具/117

第5章 控制系统理论基础/119

 5.1 自动控制系统概述/119

5.1.1 自动控制系统基本概念/119

5.1.2 自动控制系统的分类/119

5.1.3 控制系统性能要求/121

 5.2 经典控制理论基础/121

5.2.1 传递函数模型/122

5.2.2 零极点增益模型/122

5.2.3 控制系统的时域分析/123

5.2.4 控制系统的频域分析/124

5.2.5 控制系统的根轨迹分析/126

 5.3 现代控制理论基础/127

5.3.1 状态空间模型/127

5.3.2 控制系统的可控性与可观测性/128

5.3.3 极点配置设计/128

5.3.4 最优控制设计/129

5.3.5 鲁棒控制理论/131

第6章 仿真环境Simulink使用基础/135

 6.1 Simulink库模块简介/135

6.1.1 连续（Continuous）模块组/135

6.1.2 非连续（Discontinuities）模块组/137

6.1.3 离散（Discrete）模块组/139

6.1.4 数学运算（Math Operations）模块组/140

6.1.5 接收器（Sinks）模块组/143

6.1.6 输入源（Sources）模块组/144

 6.2 Simulink基本建模方法/146

6.2.1 模型窗口的建立/146

6.2.2 模块的操作/147

6.2.3 信号线的操作/148

6.2.4 模型的运行/148

6.2.5 模型的保存/152

 6.3 Simulink模型举例/152

6.3.1 模型演示/152

6.3.2 模型的应用举例/156

 6.4 Simulink 的应用/161

6.4.1 Simulink子系统/161

6.4.2 封装模块与创建模块库/164

 6.5 S-函数及其应用/170

6.5.1 Simulink仿真过程/170

6.5.2 用MATLAB语句编写S-函数/171

6.5.3 S-函数设计举例/173

第7章 控制系统数学模型的MATLAB实现/177

 7.1 控制系统的数学模型/177

7.1.1 线性定常连续系统/177

7.1.2 线性定常离散系统/178

 7.2 数学模型的建立/179

7.2.1 传递函数模型/180

7.2.2 状态空间模型/184

7.2.3 零极点增益模型/188

7.2.4 频率响应数据模型/191

 7.3 数学模型参数的获取/194

 7.4 数学模型的转换/196

7.4.1 连续时间模型转换为离散时间模型/197

7.4.2 离散时间模型转换为连续时间模型/198

7.4.3 离散时间系统重新采样/199

7.4.4 传递函数模型转换为状态空间模型/199

7.4.5 传递函数模型转换为零极点增益模型/200

7.4.6 状态空间模型转换为传递函数模型/201

7.4.7 状态模型转换为零极点增益模型/202

7.4.8 零极点增益模型转换为传递函数模型/203

7.4.9 零极点增益模型转换为状态空间模型/204

 7.5 数学模型的连接/204

7.5.1 优先原则/205

7.5.2 串联连接/205

7.5.3 并联连接/206

7.5.4 反馈连接/209

7.5.5 添加连接/211

7.5.6 复杂模型的连接/213

第8章 控制系统分析/217

 8.1 控制系统的时域分析/217

8.1.1 时域分析基础/217

8.1.2 与时域分析相关的MATLAB函数/219

 8.2 控制系统根轨迹法/234

8.2.1 根轨迹法的基础/234

8.2.2 与根轨迹分析相关的MATLAB函数/235

8.2.3 其他形式的根轨迹/240

 8.3 控制系统的频域分析/243

8.3.1 频域分析的基础/243

8.3.2 与频域分析相关的MATLAB函数/245

 8.4 状态空间模型的线性变换及简化/262

8.4.1 基础知识/262

8.4.2 线性变换及简化/264

 8.5 状态空间法分析/270

8.5.1 基础知识/270

8.5.2 可控性与可观测性分析/273

8.5.3 稳定性分析/279

第9章 经典控制系统设计与仿真/283

 9.1 经典控制系统设计概述/283

 9.2 控制系统的根轨迹设计/284

9.2.1 根轨迹超前校正设计/284

9.2.2 根轨迹滞后校正设计/292

 9.3 控制系统的波特图设计/296

9.3.1 波特图超前校正设计/296

9.3.2 波特图滞后校正设计/300

9.3.3 波特图滞后-超前校正设计/303

 9.4 PID控制器设计/308

9.4.1 PID控制原理/308

9.4.2 PID控制器设计/311

第10章 现代控制系统设计与仿真/319

 10.1 现代控制系统设计概述/319

 10.2 状态反馈与极点配置/319

10.2.1 状态反馈/319

10.2.2 输出反馈/320

10.2.3 极点配置/322

 10.3 状态观测器/329

10.3.1 状态观测器的基本概念/329

10.3.2 全维状态观测器/331

10.3.3 降维状态观测器/339

 10.4 线性二次型最优控制器设计/344

10.4.1 线性二次型最优控制概述/345

10.4.2 连续系统线性二次型最优控制/345

10.4.3 离散系统线性二次型最优控制/348

10.4.4 线性二次型Gauss最优控制/349

 10.5 鲁棒控制系统设计/353

10.5.1 鲁棒控制工具箱/354

10.5.2  控制器设计/357

参考文献/363