控制系统仿真与计算机辅助设计 第3版

本书是作者从使用者角度出发， 融合了作者三十多年的教学、 研究和实际编程经验，并参考以往出版的专著和教材精心编写而成的。本书以MATLAB/Simulink 语言为主要工具，在全新的框架下对控制系统建模、仿真、分析与设计进行了较全面的介绍，内容包括：MATLAB 语言的编程方法及其在各类数学问题求解中的应用；各类线性系统模型的表示方法与模型转换、系统辨识问题的求解方法；控制系统的计算机辅助分析；基于Simulink 的控制系统建模仿真的方法；控制系统的计算机辅助设计算法；PID 控制器与*优控制器设计；工程系统的物理建模与仿真等。 本书可作为高等院校自动化专业本科生的教材或参考书，还可供研究生、科技工作者和教师参考。

目　录 第1章 控制系统仿真与计算机辅助设计概述 1 1.1控制理论和控制系统概述 1 1.2系统仿真与仿真语言工具概述 3 1.3本书主要结构 9 1.4习　题 10 第2章 MATLAB语言必备的基础知识 12 2.1 MATLAB的数据结构与语句结构 13 2.2 MATLAB基本控制流程结构 19 2.3 MATLAB的 M-函数设计 21 2.4 MATLAB的图形可视化 24 2.5 MATLAB的应用程序界面设计入门 31 2.6习题 35 第3章 科学运算问题的 MATLAB求解 38 3.1线性代数问题的 MATLAB求解 38 3.2常微分方程问题的 MATLAB求解 46 3.3最优化问题的 MATLAB求解 51 3.4 Laplace与 z变换问题求解 55 3.5习题 57 第4章 控制系统模型与转换 60 4.1连续线性系统的数学模型 60 4.2离散系统模型 66 4.3框图描述系统的化简 68 4.4系统模型的相互转换 76 4.5线性系统的模型降阶 82 4.6线性系统的模型辨识 90 4.7习　题 98 第5章 线性控制系统的计算机辅助分析 103 5.1线性系统定性分析 103 5.2线性系统时域响应解析解法 112 5.4根轨迹分析 123 5.5线性系统频域分析 126 5.6习题 135 第6章 Simulink在系统仿真中的应用 140 6.1 Simulink建模的基础知识 140 6.2 Simulink建模与仿真 147 6.3非线性系统分析与仿真 161 6.4子系统与模块封装技术 170 6.5 S-函数及其应用 176 6.6习　题 180 第7章 控制系统计算机辅助设计 186 7.1基于传递函数的控制器设计方法 186 7.2状态反馈控制 194 7.3基于状态反馈的控制器设计方法 194 7.4多变量系统的解耦控制 7.5基于数值最优化技术的最优控制器设计 7.6习　题 第8章 PID控制器设计 8.1 PID控制器及其 Simulink建模 8.2过程系统的一阶延迟模型近似 8.3 PID控制器参数整定方法 8.4 PID工具箱应用举例 8.5习题 第9章 工程系统的物理建模与仿真 9.1多领域物理建模简介 9.2电气系统建模与仿真 9.3机械系统建模与仿真 9.4习题 参考文献