課程目錄

    本課程以國際上最流行的MATLAB/Simulink語言為主要工具,在全新的框架下對(duì)控制系統(tǒng)建模、仿真、分析與設(shè)計(jì)進(jìn)行了較全面的介紹,包括MATLAB語言的編程方法及其在各類數(shù)學(xué)問題求解中的應(yīng)用;各類線性系統(tǒng)模型的表示方法與模型轉(zhuǎn)換、系統(tǒng)辨識(shí)問題的求解方法;控制系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)輔助分析;基于Simulink的控制系統(tǒng)建模仿真的方法;應(yīng)用技巧及建模實(shí)例;控制系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)算法等內(nèi)容。

MATLAB 語言的首創(chuàng)者Cleve Moler 教授在數(shù)值分析,特別是在數(shù)值線性代數(shù)的領(lǐng)域中很有影響。他曾在密西根大學(xué)、斯坦福大學(xué)和新墨西哥大學(xué)任數(shù)學(xué)與計(jì)算機(jī)科學(xué)教授。1980 年前后,時(shí)任新墨西哥大學(xué)計(jì)算機(jī)系主任的Moler 教授在講授線性代數(shù)課程時(shí),發(fā)現(xiàn)了用其他高級(jí)語言編程極為不便,便構(gòu)思并開發(fā)了MATLAB(MATrix LABoratory,即矩陣實(shí)驗(yàn)室),這一軟件利用了他研制的、在國際上頗有影響的EISPACK[30](基于特征值計(jì)算的軟件包)和LINPACK兩大軟件包中可靠的子程序,用Fortran 語言編寫了集命令翻譯、科學(xué)計(jì)算于一身的一套交互式軟件系統(tǒng)。

所謂交互式語言,是指用戶給出一條命令,立即就可以得出該命令的結(jié)果。該語言無需像C 和Fortran 語言那樣,首先要求使用者去編寫源程序,然后對(duì)之進(jìn)行編譯、連接,最終形成可執(zhí)行文件。這無疑會(huì)給使用者帶來極大的方便。在MATLAB 下,矩陣的運(yùn)算變得異常的容易,所以它一出現(xiàn)就廣受歡迎,這一系統(tǒng)逐漸發(fā)展、完善,逐步走向成熟,形成了今天的模樣。

目前,MATLAB 已經(jīng)成為國際上最流行的科學(xué)與工程計(jì)算的軟件工具,現(xiàn)在的MATLAB 已經(jīng)不僅僅是一個(gè)“矩陣實(shí)驗(yàn)室”了,它已經(jīng)成為了一種具有廣泛應(yīng)用前景的、全新的計(jì)算機(jī)高級(jí)編程語言了,有人稱它為“第四代”計(jì)算機(jī)語言,它在國內(nèi)外高校和研究部門正扮演著重要的角色。MATLAB 語言的功能也越來越強(qiáng)大,不斷適應(yīng)新的要求提出新的解決方法。另外,很多長期以來對(duì)MATLAB 有一定競爭能力的軟件(如Matrix-X)已經(jīng)被MathWorks 公司吞并,所以可以預(yù)見,在科學(xué)運(yùn)算與系統(tǒng)仿真領(lǐng)域MATLAB 語言將長期保持其獨(dú)一無二的地位。

MATLAB 目前已經(jīng)成為控制界國際上最流行的軟件,它除了傳統(tǒng)的交互式編程之外,還提供了豐富可靠的矩陣運(yùn)算、圖形繪制、數(shù)據(jù)處理、圖像處理、方便的Microsoft Windows 編程等便利工具。此外,控制界很多學(xué)者將自己擅長的CAD 方法用MATLAB 加以實(shí)現(xiàn),出現(xiàn)了大量的MATLAB 配套工具箱,如控制界最流行的控制系統(tǒng)工具箱(Control System Toolbox)、系統(tǒng)辨識(shí)工具箱(System Identification Toolbox)、魯棒控制工具箱(Robust Control Toolbox)、多變量頻域設(shè)計(jì)工具箱(Multivariable Frequency Design Toolbox)、μ 分析與綜合工具箱(μ-Analysis and Synthesis Toolbox)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)工具箱(Neural Network Toolbox)、最優(yōu)化工具箱(Optimization Toolbox)、信號(hào)處理工具(Signal Processing Toolbox)以及仿真環(huán)境Simulink。參與編寫這些工具箱的設(shè)計(jì)者包括國際控制界的名流,如Alan Laub、Michael Sofanov、Leonard Ljung、Jan Maciejowski 等這些在相應(yīng)領(lǐng)域的著名專家,這當(dāng)然地提高了MATLAB 的聲譽(yù)與可信度,使得MATLAB 風(fēng)靡國際控制界,成為最重要也是最流行的語言。


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