前言

MATLAB是MathWorks公司推出的一套高性能的数值计算和可视化软件，它集数值计算、符号计算和图形可视化于一体，构成了一个方便且界面友好的用户环境。随着它的版本不断升级，其功能越来越强大，应用范围也越来越广泛。

MATLAB软件代表了当今国际科学计算软件的先进水平，应用领域非常广泛。很多人都希望将MATLAB强大的数值计算和分析功能应用于自己的项目和实践中，从而可以直观、方便、便捷地进行分析、计算和设计工作。

社会生产力的不断发展和人们生活质量的不断提高，必将对控制理论、技术、系统与应用提出越来越多、越来越高的要求，因此有必要进一步加强、加深这方面的研究。目前，MATLAB已经成为控制理论与控制工程以及计算机仿真领域的有力工具，控制系统的建模、分析、设计及应用都离不开MATLAB的支持。为了更好地推动MATLAB在控制系统仿真、分析和设计中的应用，作者在参考已有相关书籍的基础上，结合日常的科研和教学工作编写了本书。

本书是以MATLAB R2013a为基础而编写的，MATLAB R2013a是MathWorks公司于2013年3月7日发布的。在借鉴以往类似书籍与教材经验并弥补其中不足的基础上，本书从实用角度入手，通过大量典型的实例，对MATLAB/Simulink的功能、操作及其在自动控制中的应用进行详细论述。

本书编写特色如下：

 适当扼要介绍MATLAB： 本书前3章，在介绍控制系统相关内容时，首先对MATLAB的基础知识进行简要介绍，有利于读者全面认识MATLAB软件。

 内容通俗易懂： 本书每介绍一个控制系统的概念或函数时，都通过一个典型实例来加强说明，做到理论与实际相结合，让读者更易于接受书本上的内容。

 内容深入浅出，本书前3章以介绍MATLAB的基础知识入手，分别介绍控制系统的基本概念、实例及应用，让读者更容易掌握MATLAB及MATLAB在控制系统中的应用。

 操作性强： 书中的每一章都提供了大量的实例程序，以方便读者进行练习和学习，每个实例都经过精挑细选，具有很强的针对性，适合各个阶段的读者学习。

 面向需求。本书所介绍的概念及应用都根据现实的需求，针对性地介绍，基本能满足在控制领域运用MATLAB解决实际问题的需要。

 图文并茂： 对于程序的运行结果，本书给出了大量的图形。本书不仅注重基础知识，而且非常注重实践，让读者快速上手，迅速掌握MATLAB入门技巧。

通过本书的学习，读者不仅可以全面掌握MATLAB软件编程基础，还可以提高快速分析和解决控制系统实际问题的能力，从而能够在最短的时间内，以最好的效率解决在控制领域中实际遇到的问题，提升工作效率。

本书共分11章，其中：

第1章介绍MATLAB软件与控制系统概述，主要包括MATLAB概述、MATLAB的安装、MATLAB工作环境、MATLAB帮助系统、控制系统仿真概述及非线性系统特性等内容。

第2章介绍MATLAB控制系统的数学模型，主要包括MATLAB基本程序元素、MATLAB数据类型、系统的数学模型及系统模型连接等内容。

第3章介绍MATLAB控制系统稳定性判定，主要包括数组及矩阵、稳定性概述、稳定性的判定及系统误差分析与计算等内容。

第4章介绍MATLAB控制系统的时域分析，主要包括时域响应分析、二阶系统、高阶系统等内容。

第5章介绍MATLAB控制系统的根轨迹分析，主要包括根轨迹的概述、二阶系统的根轨迹分析、控制系统的根轨迹校正法等内容。

第6章介绍MATLAB控制系统的频域分析，主要包括频率特性基本概念、频率特性的表示法、典型环节的频率特性及频域稳定性分析等内容。

第7章介绍MATLAB控制系统的状态空间法，主要包括Simulink概述、建立状态空间表达式、状态变换及可控性与可观性等内容。

第8章介绍MATLAB离散控制系统的设计，主要包括离散控制系统的基本概念、离散信号的数字描述、Z变换及离散控制系统分析等内容。

第9章介绍MATLAB控制系统的校正分析，主要包括根轨迹校正法、频域响应校正法及PID控制器校正等内容。

第10章介绍MATLAB最优与鲁棒控制系统设计，主要包括连续系统二次型最优控制、离散系统二次型最优控制及线性二次型高斯最优控制等内容。

第11章介绍MATLAB控制系统的综合实例，主要包括MATLAB在积分中的应用、MATLAB/Simulink在时域分析中的应用及MATLAB/Simulink在状态空间中的应用等内容。

本书主要由张德丰编写，此外刘超、邓俊辉、梁朗星

负责资料采集整理，李旭波、张棣华、刘泳负责文字录入和图形绘制，邓耀隆、何正风和周品负责程序调试。

由于时间仓促，加之作者水平有限，错误和疏漏之处在所难免。在此，诚恳地期望得到各领域的专家和广大读者的批评指正。

编者

2014年12月

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