MATLAB与控制系统仿真实践

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出版者:北京航空航天大学
作者:赵广元
出品人:
页数:306
译者:
出版时间:2009-8
价格:34.00元
装帧:
isbn号码:9787811247879
丛书系列:
图书标签:
  • Matlab
  • 运动控制
  • 计算机技术
  • 控制
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  • MATLAB
  • 控制系统
  • 仿真
  • 实践
  • Simulink
  • 自动控制
  • 工程应用
  • 算法实现
  • 模型建立
  • 系统分析
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具体描述

《MATLAB与控制系统仿真实践》以MATLAB R2007a为仿真平台,以清新、简洁的风格介绍了MATLAB语言基础及基于MATLAB的控制系统仿真。《MATLAB与控制系统仿真实践》在结构上包括上下两篇共17章。上篇介绍MATLAB语言基础,并简要介绍了MATLAB GUI程序设计和MATLAB的混合编程知识,共7章;下篇介绍控制系统的MATLAB仿真,并提供了两个课程设计实例供学习参考,共10章。

全书结构清晰,内容翔实,图文并茂,以丰富的实例突出实践性,通过紧密联系实际突出实用性。

《MATLAB与控制系统仿真实践》可作为自动控制等相关专业的教学参考用书,也可作为相关领域工程技术人员和研究人员的参考资料。书中MATLAB语言的介绍较为全面,可供MATLAB语言入门者学习参考。书中所给综合实例则对相关课程设计、毕业设计等有重要参考价值。

好的,这是一本关于软件工程与敏捷开发实践的书籍简介: 《现代软件工程:从理论到实战的敏捷之路》 书籍简介 本书深入探讨了现代软件开发领域的核心理念、前沿技术与高效实践,旨在为读者提供一个从宏观架构设计到微观编码优化的全面视角。我们不再局限于传统的瀑布模型,而是将重点放在敏捷开发、DevOps集成以及面向服务的架构(SOA)和微服务(Microservices)的构建与运维上。 全书结构清晰,分为四大核心板块,层层递进,确保读者能够系统地掌握软件工程的精髓。 --- 第一部分:软件工程的基石与演进 本部分着重回顾了软件工程学的基本原理,并分析了行业在过去二十年间为应对日益增长的复杂性和快速变化的需求所做的范式转变。 1.1 软件危机的反思与需求工程的深化 我们首先回顾了早期的软件危机,并探讨了需求分析在项目成功中的决定性作用。本章详细阐述了基于价值的优先级排序技术,如何确保开发资源集中在能为客户带来最大效益的功能上。我们对比了形式化需求规格说明与用户故事(User Story)的优劣,并提供了一套实用的需求验证和范围控制流程,重点在于如何管理“范围蔓延”(Scope Creep)。 1.2 架构设计的原则与模式 软件的长期健康状况往往取决于其初始的架构决策。本章详细剖析了主流的架构风格,包括分层架构(Layered Architecture)、事件驱动架构(EDA)和管道与过滤器架构(Pipes and Filters)。我们引入了“恰到好处的抽象”概念,指导开发者避免过度设计。此外,还探讨了架构文档的有效性,强调架构决策记录(ADR)在维护设计意图方面的关键作用。我们还将讨论如何使用C4模型进行清晰的架构可视化,使技术团队和业务利益相关者都能理解系统的结构。 1.3 质量保证的早期介入:从测试到可观测性 软件质量不再是交付阶段的“检查项”,而是贯穿整个生命周期的“内置属性”。本章详细介绍了测试金字塔的现代解读,并侧重于单元测试(Unit Testing)和集成测试(Integration Testing)的有效边界。我们深入探讨了测试驱动开发(TDD)的实践细节,包括红-绿-重构循环的精确执行。更重要的是,本部分引入了可观测性(Observability)的概念,超越了传统的监控(Monitoring),讲解了如何通过度量(Metrics)、日志(Logs)和追踪(Traces)来深入理解分布式系统在生产环境中的行为。 --- 第二部分:敏捷开发与团队效能 敏捷不再仅仅是Scrum或Kanban的流程表述,而是关于文化、沟通和持续适应的哲学。 2.1 敏捷的文化基石与Scrum的精细化落地 本章超越了对Scrum事件(如每日站会、回顾会)的机械描述,而是深入剖析了仆人式领导力(Servant Leadership)在团队中的体现。我们提供了针对复杂冲突、技术债务讨论和Sprint规划中“承诺陷阱”的实用工具和对话技巧。对于回顾会议,我们介绍了一种名为“Start, Stop, Continue, Less, More”的结构化改进框架,以确保每次迭代都能带来可衡量的流程优化。 2.2 看板(Kanban)的流动管理与效率优化 本章专注于如何使用看板来优化工作流的连续性。我们详细解释了限制在制品(WIP Limit)的数学依据及其对吞吐量(Throughput)的直接影响。读者将学会如何通过累积流量图(CFD)来识别瓶颈,并掌握服务等级目标(SLO)在维护客户期望方面的应用。这部分内容旨在帮助团队实现预测性的、更平稳的交付节奏。 2.3 持续集成/持续交付(CI/CD)的工程实践 CI/CD是敏捷的工程体现。本章聚焦于构建健壮的自动化流水线。我们详细介绍了特性分支(Feature Branching)与主干开发(Trunk-Based Development, TBD)的对比,并强调了TBD在实现快速反馈和降低合并风险方面的优势。内容涵盖了蓝/绿部署、金丝雀发布(Canary Release)等零停机部署策略的配置要点,以及在流水线中集成静态代码分析和安全扫描(SAST/DAST)的最佳实践。 --- 第三部分:构建弹性与可扩展的系统 本部分聚焦于分布式系统的挑战,以及如何设计能够优雅地应对故障和增长的软件。 3.1 微服务架构的契约与边界设计 微服务并非银弹,其成功取决于清晰的边界划分。本章将重点介绍领域驱动设计(DDD)中的限界上下文(Bounded Context)概念,指导开发者如何根据业务能力而非技术栈来划分服务。我们深入探讨了服务间通信的权衡,对比了同步REST/gRPC与异步消息队列(如Kafka/RabbitMQ)在延迟、弹性和一致性方面的表现。 3.2 分布式事务与数据一致性挑战 在微服务环境中,传统的ACID事务变得难以实现。本章详细解析了Saga模式及其两种主要实现方式——编排(Orchestration)和协作(Choreography)。我们还讨论了最终一致性(Eventual Consistency)的工程策略,并引入了幂等性(Idempotency)设计在消息处理中的重要性,确保操作的安全性。 3.3 弹性设计:故障注入与隔离 系统一定会发生故障。本章指导读者如何主动设计出具有弹性的系统。我们详细介绍了熔断器(Circuit Breaker)、重试(Retries with Backoff)和舱壁模式(Bulkhead Pattern)的实现原理和应用场景。此外,本部分包含了一整章关于混沌工程(Chaos Engineering)的实践介绍,包括如何使用工具在非生产环境中安全地注入故障,以验证系统的恢复能力。 --- 第四部分:技术栈的选型与长期维护 本部分关注软件的生命周期管理,包括技术选型、依赖管理和技术债务的清理。 4.1 依赖管理与技术债务的量化 技术债务是任何活跃代码库的必然产物。本章提供了量化技术债务的方法,例如通过分析代码复杂度(圈复杂度)、重复代码率和依赖老化程度。我们提出了一个“还款计划”,将技术债务的清理嵌入到常规的Sprint中,而不是将其视为一次性的重构任务。关于依赖管理,我们讨论了如何使用语义化版本控制(SemVer)来降低升级风险。 4.2 基础设施即代码(IaC)与自动化运维 现代软件离不开基础设施的自动化。本章侧重于使用Terraform或Ansible等工具,实现对云资源和配置的声明式管理。我们强调了不可变基础设施(Immutable Infrastructure)的理念,即不修改现有服务器,而是替换新配置的实例。此外,内容还涵盖了容器化技术(如Docker和Kubernetes)在简化部署和环境一致性方面的应用。 4.3 性能工程:从代码到系统调优 性能是用户体验的核心指标。本章不侧重于特定的算法优化,而是关注系统层面的瓶颈识别。我们将指导读者如何使用火焰图(Flame Graphs)分析CPU热点,如何理解操作系统层面的I/O等待和上下文切换,以及数据库查询优化(索引策略、执行计划分析)在整体性能中的影响。目标是使读者能够进行系统性的性能诊断,而非孤立的代码修补。 --- 目标读者 本书面向具备一定编程基础的软件工程师、架构师、技术主管以及正在向敏捷和DevOps转型中的技术团队。无论您是希望巩固基础的资深开发者,还是致力于构建高可靠性、可扩展系统的团队领导者,都能从本书的实战案例和深刻见解中获益匪浅。

作者简介

目录信息

上篇 MATLAB语言基础 第1章 MATLAB环境认识与操作 第2章 MATLAB语言基础 第3章 MATLAB的数值运算与符号运算基础 第4章 MATLAB语言的程序设计 第5章 MATLAB语言的绘图基础 第6章 MATLAB GUI程序设计初步 第7章 MATLAB 的混合编程初步下篇 控制系统的MATLAB仿真 第8章 自动控制及其仿真概述 第9章 MATLAB的仿真集成环境——Simulink 第10章 基于MATLAB的控制系统数学建模 第11章 控制系统的稳定性分析 第12章 控制系统的时域分析 第13章 控制系统的根轨迹分析与校正 第14章 控制系统的频域分析与校正 第15章 控制系统的PID控制器设计 第16章 非线性控制系统分析 第17章 课程设计综合实例参考文献
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读后感

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用户评价

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作为一名初次接触控制系统领域的学习者,我在选择学习资料时,常常感到无从下手。市面上充斥着各种理论性极强的书籍,虽然内容扎实,但对于初学者而言,理解起来往往有些吃力。我需要一本能够将抽象的理论概念与实际应用相结合的书籍,能够让我看到控制系统在现实世界中是如何运作的。我在寻找的过程中,偶然看到了《MATLAB与控制系统仿真实践》这本书的介绍,虽然我尚未深入阅读,但其书名本身就透露出一种务实的学习导向。它不仅仅是讲解控制系统的原理,更强调了通过MATLAB这个强大的仿真工具来实践这些原理。我相信,通过亲手搭建模型、进行仿真,我能够更直观地理解PID控制器的参数调整对系统响应的影响,也能更深刻地体会到系统鲁棒性和稳定性分析的重要性。我期待这本书能够为我打开一扇通往控制系统世界的大门,让我从理论的海洋中走出来,真正踏上实践的土地。我希望这本书能够包含丰富的案例研究,涵盖不同领域的控制应用,比如机器人、航空航航天、工业自动化等等,这样我就可以在学习理论知识的同时,也能了解到这些知识的实际应用场景,从而激发我进一步学习的兴趣。同时,我也希望这本书能够提供清晰易懂的MATLAB代码示例,并且对代码的每一个部分都进行详细的解释,让我能够理解代码背后的逻辑,而不是仅仅停留在复制粘贴的层面。我很看重学习的循序渐进性,希望这本书能够从最基础的概念讲起,逐步深入,不至于让我在一开始就望而却步。

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在我对科学研究充满好奇的求学阶段,“MATLAB与控制系统仿真实践”这个书名,如同指引方向的灯塔,照亮了我探索控制系统奥秘的道路。我一直认为,理论是基础,但实践是检验和升华理论的唯一途径。控制系统,一个将数学、物理和工程完美结合的学科,其精妙之处常常体现在其能否在现实世界中有效地运作。我非常希望这本书能够提供一个清晰的学习路径,从控制系统的基本概念入手,循序渐进地引导我进入MATLAB的仿真世界。我期待它能够详细阐述如何使用MATLAB来建立各种控制系统的数学模型,包括线性系统和非线性系统,以及如何利用Simulink来构建直观的仿真框图。我更期待的是,书中能够包含大量的仿真案例,例如如何仿真一个自动驾驶汽车的转向控制系统,或者如何仿真一个机械臂的运动控制系统,并且详细解析每一个仿真步骤以及结果的意义。我希望通过这些实践操作,我能够深刻理解不同控制器设计方法的效果,以及系统参数变化对整体性能的影响。我期待这本书能够成为我进行初步科学研究的得力助手,让我能够用MATLAB来验证自己的想法,探索新的控制策略。我希望这本书能够提供一些关于状态估计、滤波技术(如卡尔曼滤波)在MATLAB中的实现方法,以及如何将这些技术应用于实际的控制系统中。

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作为一个希望在工程领域不断深造的年轻工程师,我一直在寻找能够帮助我提升专业技能和解决实际工程问题的书籍。“MATLAB与控制系统仿真实践”这个书名,对我而言,代表着将抽象的控制理论转化为具体、可操作的工程解决方案的承诺。我坚信,在当今快速发展的科技时代,掌握强大的仿真工具是必不可少的。我期望这本书能够系统地介绍如何在MATLAB环境下,对各种典型的控制系统进行建模和仿真。这不仅仅是简单的参数输入,而是要深入理解如何将物理系统的动力学特性转化为数学模型,并将其有效地呈现在Simulink的仿真界面中。我希望这本书能够涵盖从基础的PID控制器设计,到更复杂的自适应控制、滑模控制等先进控制策略,并详细展示它们在MATLAB中的实现细节和仿真效果。我尤其看重“实践”一词,它暗示了书中将包含大量的案例研究和实操指导,让我能够亲身经历从问题提出、模型建立、控制器设计到仿真验证的完整过程,从而积累宝贵的工程经验。我希望这本书能够帮助我掌握如何分析仿真结果,如何评估系统的性能指标,以及如何根据仿真结果对控制器进行优化和改进。我期待这本书能够成为我解决实际工程挑战的“万能钥匙”,让我能够自信地应对各种控制系统设计和调试任务。我希望这本书能够提供一些关于多模型控制、智能控制(如模糊-PID、神经网络-PID)在MATLAB中的应用实例,以及如何利用MATLAB进行模型验证和参数优化。

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我是一名在读的电子工程专业学生,对于控制系统这一门课程,我既感到理论上的挑战,也渴望将其与实际的硬件实现联系起来。“MATLAB与控制系统仿真实践”这个书名,立刻引起了我的共鸣。我一直认为,学习控制系统,光靠理论推导是远远不够的,必须通过实际的仿真和实验来加深理解。我特别希望这本书能够详细讲解如何将控制理论中的数学模型,例如传递函数、状态空间方程等,转化为MATLAB的Simulink模型。我希望它能够展示如何搭建各种反馈控制系统的仿真电路,并且能够通过调整控制器参数,来观察系统响应的变化,例如超调量、上升时间、稳态误差等。我期待这本书能够提供一些关于如何进行系统辨识的介绍,即如何从实验数据中建立出系统的数学模型,这对于许多实际应用场景都非常重要。此外,我也希望这本书能够介绍一些鲁棒控制和最优控制的原理,并且展示如何在MATLAB中实现这些高级的控制策略。我相信,通过这本书的学习,我不仅能够更好地理解控制系统的理论知识,更能够掌握将这些理论知识转化为实际仿真应用的能力,为我未来的毕业设计和职业发展打下坚实的基础。我希望这本书能够提供一些关于数字控制系统仿真和设计的相关内容,以及如何将MATLAB仿真结果与实际硬件控制器进行对接的思路。

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作为一名渴望将所学知识应用于解决实际工程问题的学生,我一直在寻找一本能够帮助我打通“理论”与“实践”之间壁垒的书籍。“MATLAB与控制系统仿真实践”这个书名,精准地击中了我的痛点。我深知,控制系统理论虽然深奥,但其最终价值体现在对实际物理系统的有效控制。而MATLAB,作为工程领域广泛使用的仿真平台,是实现这一目标的强大工具。我非常期待这本书能够系统地指导我如何运用MATLAB来构建和分析各种控制系统。我设想,这本书会从建立系统的数学模型开始,详细讲解如何将其转化为MATLAB的Simulink模型,并在此基础上设计和实现各种控制器,例如PID、状态反馈等。我希望书中能够包含丰富的仿真案例,覆盖不同类型的工程应用,例如电机控制、机器人控制、飞行器控制等,通过这些实例,我能够直观地理解理论知识的实际应用。我尤其看重“实践”二字,它意味着我将有机会亲手操作,通过调整参数、修改模型来观察系统的响应变化,从而加深对控制原理的理解。我期望这本书能够提供一些关于系统鲁棒性分析和稳定性判定的方法,并展示如何在MATLAB中进行这些分析。我相信,通过这本书的学习,我将能够掌握将抽象的控制理论转化为具体仿真解决方案的能力,为我未来的工程实践打下坚实的基础。我希望这本书能够提供一些关于数字滤波、信号处理在控制系统仿真中的应用,以及如何利用MATLAB进行数据可视化和结果呈现。

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在我过去的学习经历中,有一类书籍总是能给我留下深刻的印象,那就是那些能够将复杂概念以一种巧妙而易于理解的方式呈现出来的著作。我一直对“控制系统”这个概念抱有浓厚的兴趣,但以往接触到的书籍,大多侧重于理论的推导和数学模型的建立,虽然严谨,却往往让我感到距离实际应用有些遥远。我相信,理论的生命力在于实践,而“MATLAB与控制系统仿真实践”这个书名,正是我所渴望的那种能够连接理论与实践的桥梁。我设想,这本书会像一位经验丰富的导师,一步一步地引导我进入控制系统的世界。它不会仅仅停留在“什么是PID控制器”的层面,而是会深入到“如何设计一个PID控制器来稳定一个倒立摆系统”、“如何通过改变P、I、D参数来观察系统的动态响应变化”,甚至更进一步,“如何在仿真中引入噪声和干扰,并学习如何设计更鲁棒的控制器来应对这些不确定性”。我期待它能够提供一系列精心设计的仿真实验,每一个实验都旨在解决一个具体的控制问题,并且能够清晰地展示出MATLAB在其中的作用。我希望通过这本书,我不仅能掌握控制系统的基本原理,更能学会如何运用MATLAB这个强大的工具来验证这些原理,甚至解决实际工程中的控制问题。我希望这本书能够提供一些前沿的控制理论在MATLAB中的实现方法,例如模型预测控制、自适应控制等,让我能够站在巨人的肩膀上,看到更广阔的控制系统研究领域。

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在我对自动化和智能化控制技术产生浓厚兴趣的初期,我迫切需要一本能够将理论知识与实际应用紧密结合的书籍。“MATLAB与控制系统仿真实践”这个书名,正是我一直苦苦寻找的“黄金标准”。我理解,控制系统之所以能够如此广泛地应用于各个领域,关键在于其能够通过反馈机制来调节和优化系统的运行。而MATLAB,作为一款功能强大的工程仿真软件,无疑是实现这些思想的最佳平台。我期待这本书能够提供一份详尽的指南,教会我如何利用MATLAB的强大功能,来构建和分析各种控制系统。这包括从建立系统的数学模型,到设计各种类型的控制器,再到在Simulink环境中进行仿真,并最终对仿真结果进行深入的解读和分析。我希望书中能够包含丰富的应用案例,例如如何控制一个温度系统,如何控制一个飞行器的姿态,或者如何控制一个机器人的运动。我期望通过这些具体的例子,我能够更直观地理解控制系统的工作原理,并学会如何根据实际需求来设计和调整控制器。我希望这本书能够成为我开启控制系统实践之旅的“启动器”,让我能够将抽象的理论知识转化为具体的仿真模型,并通过实践来不断提升我的理解和能力。我希望这本书能够包含一些关于模型预测控制(MPC)、鲁棒控制(H∞控制)等先进控制技术的仿真应用,并解释它们在复杂系统中的优势。

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作为一个对自动化和智能化技术充满热情的工程技术人员,我一直在寻找能够提升我实际工程能力的书籍。“MATLAB与控制系统仿真实践”这个书名,恰好精准地击中了我的需求点。在实际工作中,我常常需要设计和调试各种控制算法,而MATLAB作为一款强大的工程仿真软件,其在控制系统领域的应用更是不可或缺。我非常期望这本书能够提供一套完整的流程,从建立数学模型,到设计控制器,再到在MATLAB环境中进行仿真验证,最后到分析仿真结果,指导我完成整个控制系统开发的过程。我希望书中能够包含不同类型的控制对象,例如电机控制、温度控制、位置控制等,并且针对这些对象,详细介绍如何利用MATLAB进行建模和控制器的设计。我特别希望能够学习到如何利用MATLAB的各种工具箱,如控制系统工具箱、Simulink等,来高效地完成仿真任务。我期望书中能够提供一些关于参数整定技巧的介绍,以及如何通过仿真来优化控制器的性能,从而提高系统的稳定性、响应速度和抗干扰能力。我希望这本书能够成为我解决实际工程问题的“利器”,让我在面对复杂的控制难题时,能够游刃有余,并且能够不断提升我的工程设计水平。我希望这本书能够包含一些先进的控制技术在MATLAB中的实现,例如自适应控制、鲁棒控制、预测控制等,让我能够跟上技术发展的步伐。

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作为一名对工程实践充满热情的自学者,我一直在寻找一本能够指导我如何运用工具解决实际问题的书籍。“MATLAB与控制系统仿真实践”这个书名,对我来说具有极大的吸引力。我一直深信,理论知识只有与实践相结合,才能真正发挥其价值。控制系统作为一个高度依赖建模、仿真和优化的领域,MATLAB的强大功能显得尤为重要。我期待这本书能够详细讲解如何在MATLAB环境中,从零开始构建一个控制系统的仿真模型。这包括如何定义系统的数学方程,如何将其转化为Simulink的模块,以及如何连接这些模块来形成一个完整的仿真系统。我希望这本书能够涵盖不同类型的控制算法,例如PID控制、模糊逻辑控制、神经网络控制等,并详细介绍它们在MATLAB中的实现方法和仿真过程。我尤其看重“实践”二字,它意味着我能够通过动手操作,来验证理论知识,并从中学习到如何根据实际需求来调整和优化控制器的参数,以达到最佳的系统性能。我希望这本书能够提供一些关于系统辨识、模型降阶和鲁棒性分析的实用技巧,这些都是在实际工程中非常重要的环节。我相信,通过这本书的学习,我将能够熟练运用MATLAB来解决各种复杂的控制问题,并提升我的工程实践能力。我希望这本书能够提供一些关于多输入多输出(MIMO)系统的控制仿真方法,以及如何利用MATLAB进行系统集成和硬件在环仿真。

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在我准备踏入控制系统领域的研究生学习之前,我一直在寻找一本能够为我打下坚实基础并且能够引导我进行实际操作的教材。“MATLAB与控制系统仿真实践”这个书名立刻吸引了我的注意。我一直相信,理论的深度固然重要,但更重要的是如何将这些理论转化为实际可行的解决方案。控制系统领域尤其如此,很多抽象的数学模型和分析方法,如果不能在实际系统中得到验证和应用,其价值就会大打折扣。我非常期待这本书能够提供大量关于如何在MATLAB环境中搭建各种控制系统仿真模型的实例,从最简单的开环系统到复杂的闭环反馈系统,再到高级的非线性控制和鲁棒控制。我希望它能够详细讲解如何利用MATLAB的Simulink等工具,将数学模型转化为图形化的仿真框图,并且能够对仿真结果进行深入的分析和解读。我尤其看重书中所提到的“实践”二字,它暗示了这本书不会仅仅停留在理论的讲述,而是会鼓励读者动手去尝试,去修改参数,去观察系统的响应变化。我希望这本书能够帮助我理解诸如传递函数、状态空间模型、根轨迹、奈奎斯特图、伯德图等关键概念,并且能够通过仿真来直观地感受它们对系统性能的影响。我期待这本书能够成为我的“实操指南”,让我能够自信地运用MATLAB来解决各种控制工程中的挑战,并且为我日后的科研工作打下坚实的基础。我希望这本书能够提供不同类型控制器的仿真方法,例如PID、模糊控制、神经网络控制等,并比较它们在不同场景下的优缺点。

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