本书以自动控制原理为基础，通过MATLAB雨数、Simulink仿真模块及App界面设计，研究控制系统的稳定性和控制系统优化设计方法，力求解决自动化工程应用问题。本书共分为11章，200多个案例贯穿全书，案例中内嵌程序命令、注释、说明和运行结果，图文并茂，使抽象的理论变得生动形象。
本书基于MATLAB R2023a操作平台，书中不仅有大量。m文件案例，还有Simulink仿真及App界面设计内容，以提高读者软件操作技能、综合应用能力和创新能力。本书减少了繁杂的理论和抽象公式的计算，只要读者有基本控制理论、数学和编程基础，无须预修任何课程即可使用本书。本书在案例中对自动控制理论知识做了分析、注释，易读性强，节省了读者大量的手动计算、绘图及分析问题的时间。根据被控对象，读者可使用书中的程序进行建模、绘图、仿真、判断系统的稳定性、输出系统的动态特色参数、设计控制器等。
本书是学习自动控制理论的好帮手，特别理想的受众是控制科学、机械自动化、化工自动化、电气自动化等专业的本科生、研究生，也可供工程技术人员参考，还可作为控制理论和开放实验课程的本科教材。

姜增如，北京理工大学副教授，硕士生导师。目前任职于深圳北理莫斯科大学，主讲“Python程序设计”“MATLAB在自动控制理论中的应用”“C语言程序设计”“计算机网络基础”等课程。2018-2022年，出版专业教材六部，与企业合作科研项目两项，2022年指导广东省科技创新战略专项资金项目一项。

第1章 MATLAB/Simulink概述
1.1 MATLAB的主要功能
1.2 MATLAB R2023a界面组成
1.2.1 主界面
1.2.2 工具栏
1.3 MATLAB窗口操作
1.3.1 MATLAB常用操作命令
1.3.2 MATLAB常用快捷键
1.4 Simulink简介
1.4.1 Simulink的组成结构
1.4.2 Simulink仿真示例
第2章 MATLAB矩阵与数组应用
2.1 常量与变量的使用
2.1.1 常量表示
2.1.2 新建变量
2.1.3 变量命名规则
2.1.4 全局变量
2.1.5 数据类型
2.1.6 常用标点符号及功能
2.2 矩阵表示
2.2.1 矩阵的建立方法
2.2.2 向量的建立方法
2.2.3 常用特殊矩阵
2.2.4 稀疏矩阵
2.2.5 矩阵拆分
2.3 矩阵的基本运算
2.3.1 求矩阵的秩、迹和条件数
2.3.2 求矩阵的逆
2.3.3 求矩阵的特征值和特征向量
2.3.4 矩阵的算术运算
2.3.5 求序列数据的最大值、最小值及矩阵的排序
2.3.6 求矩阵的平均值和中值
2.3.7 求矩阵元素的和与积
2.3.8 求元素累加和与累乘积
2.4 MATLAB常用函数
2.4.1 随机函数
2.4.2 数学函数
2.4.3 转换函数
2.4.4 字符串操作函数
2.4.5 判断数据类型函数
2.4.6 查找函数
2.4.7 判断向量函数
2.4.8 日期时间函数
2.4.9 文件操作函数
2.4.10 函数句柄
2.5 MATLAB数组表示
2.5.1 结构数组
2.5.2 元胞（单元）数组
2.6 数组集合运算
2.6.1 交运算
2.6.2 差运算
2.6.3 并运算
2.6.4 异或运算
2.7 多项式与算术运算
2.7.1 多项式的建立与转换
2.7.2 多项式运算
2.8 MATLAB符号运算
2.8.1 符号变量与符号表达式
2.8.2 符号运算
第3章 MATLAB高等数学计算
3.1 傅里叶变换与反变换
3.1.1 傅里叶变换
3.1.2 傅里叶反变换
3.1.3 快速傅里叶变换
3.1.4 快速傅里叶反变换
3.2 拉普拉斯变换与反变换
3.2.1 拉普拉斯变换
3.2.2 拉普拉斯反变换
3.3 Z变换与反变换
3.3.1 Z变换
3.3.2 Z反变换
3.4 求极限
3.5 求导数
3.5.1 语法格式
3.5.2 求导数案例
3.6 求积分
3.6.1 使用int函数求积分
3.6.2 使用quadl函数求积分
3.7 求零点与极值
3.7.1 求零点
3.7.2 求极值
3.8 求方程的解
3.8.1 线性方程组求解
3.8.2 符号代数方程求解
3.8.3 常微分方程（组）求解
3.9 级数
3.9.1 级数求和
3.9.2 一元函数的泰勒级数展开
3.10 常用绘图功能
3.10.1 二维绘图
3.10.2 三维绘图
3.11 函数插值
3.11.1 一维插值
3.11.2 二维插值
3.11.3 三维插值
第4章 自动控制系统理论基础
4.1 自动控制与控制系统
4.2 控制系统的稳定性
4.2.1 稳定性的描述
4.2.2 稳定性的图形表示
4.3 传递函数模型表示
4.3.1 传递函数的定义
4.3.2 传递函数的性质
4.3.3 传递函数的主要应用
4.4 系统的开环和闭环传递函数模型
4.4.1 开环传递函数模型
4.4.2 闭环传递函数模型
4.5 传递函数模型的建立方法
4.5.1 传递函数模型的形式
4.5.2 零极点传递函数模型
4.5.3 状态空间形式
4.5.4 建立标准传递函数模型
4.6 传递函数模型形式转换
4.6.1 传递函数转换函数
4.6.2 传递函数转换示例
第5章 控制系统时域分析的MATLAB实现
5.1 模型建立与化简
5.1.1 串联结构
5.1.2 并联结构
5.1.3 反馈结构
5.1.4 复杂结构
5.1.5 多输入多输出系统
5.2 控制系统的瞬态响应分析
5.2.1 单位脉冲响应
5.2.2 单位阶跃响应
5.2.3 零输入响应
5.2.4 任意函数作用下系统的响应
5.3 二阶系统阶跃响应分析
5.3.1 二阶系统时域动态性能指标
5.3.2 使用函数获取时域动态指标
5.4 稳定性分析
5.4.1 使用闭环特征多项式的根判别稳定性
5.4.2 使用零极点图判别稳定性
5.4.3 使用劳斯判据判别稳定性
5.4.4 延迟环节稳定性判别
第6章 控制系统频域分析、根轨迹分析与设计的MATLAB实现
6.1 频域特性分析
6.1.1 绘制Bode图
6.1.2 获取幅值裕度和相位裕度
6.1.3 绘制Nyquist图
6.1.4 绘制Nichols图
6.1.5 计算频域参数
6.2 频域法超前和滞后校正设计方法
6.2.1 超前校正设计方法
6.2.2 滞后校正设计方法
6.3 根轨迹分析与校正设计
6.3.1 根轨迹分析
6.3.2 根轨迹校正设计
第7章 PID控制器的MATLAB编程实现
7.1 使用试凑法设计PID控制器
7.1.1 PID控制原理
7.1.2 PID试凑原则
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