控制系统仿真

本书从工程应用角度出发，为控制系统的分析、设计和综合研究提供了先进的技术手段；从MATLAB/Simulink基础知识、控制系统数学模型、控制系统分析、控制器设计、控制系统仿真实验等几个方面讲述了运用MATLAB进行控制系统分析和设计的方法。全书共分7章，包括控制系统仿真的基本概念与步骤、MATLAB语言基础、Simulink仿真工具、控制系统数学模型、控制系统时域分析、频域分析、稳定性分析、根轨迹分析法、线性系统的状态可控性与状态可观性分析、李雅普诺夫稳定性分析、控制器设计、控制系统仿真实验等内容。各章通过具体的应用实例和习题帮助读者理解和掌握自动控制原理、现代控制理论以及MATLAB/Simulink相关功能和工具的使用。
本书各章节之间的内容既相互联系又相对独立，读者可根据需要进行选择性阅读。本书可作为高等院校控制工程、自动化、机电、测控技术等专业学生和研究生的教学参考用书，也可作为相关领域的工程技术和研究人员的参考用书。

出版说明
前言
第1章 绪论
1.1 控制系统仿真的基本概念
1.1.1 仿真的基本概念
1.1.2 计算机仿真的分类
1.1.3 控制系统仿真
1.2 控制系统仿真研究的步骤
1.3 控制系统仿真的应用和发展
1.3.1 控制系统仿真的应用
1.3.2 控制系统仿真的发展
1.4 MATLAB/Simulink简介
1.4.1 MATLAB简介
1.4.2 Simulink简介
1.5 本章小结
第2章 MATLAB语言基础
2.1 MATLAB的编程环境
2.1.1 MATLAB启动和退出
2.1.2 MATLAB的命令窗口
2.1.3 MATLAB的工作空间
2.1.4 当前目录窗口
2.1.5 命令历史窗口
2.1.6 MATLAB文件管理
2.1.7 MATLAB帮助使用
2.1.8 数据交换系统
2.2 MATLAB基础知识
2.2.1 变量与常量
2.2.2 数字变量的运算及显示格式
2.2.3 字符串
2.3 矩阵运算
2.3.1 矩阵生成
2.3.2 矩阵基本操作
2.3.3 矩阵运算
2.4 数组运算
2.4.1 基本数学运算
2.4.2 关系运算
2.4.3 逻辑运算
2.4.4 基本初等函数
2.5 符号运算
2.6 矩阵函数
2.6.1 三角分解法
2.6.2 正交分解法
2.6.3 奇异值分解法
2.6.4 特征值分解法
2.6.5 矩阵的秩
2.6.6 多项式
2.7 MATLAB常用绘图命令
2.7.1 二维图形的绘制
2.7.2 三维图形
2.7.3 图形的输出
2.8 MATLAB程序设计
2.8.1 M文件编辑器
2.8.2 MATLAB程序类型
2.8.3 函数变量及变量作用域
2.8.4 子函数与私有函数
2.8.5 交互式输入
2.8.6 MATLAB程序流程控制
2.9 本章小结
习题
第3章 Simulink仿真工具
3.1 运行Simulink演示程序
3.2 Simulink模型的建立
3.2.1 Simulink模型窗口
3.2.2 Simulink模块库简介
3.2.3 Simulink模块的操作
3.2.4 模块的连接
3.2.5 模块的参数修改
3.2.6 Simulink模块的联机帮助系统
3.2.7 Simulink模型的输出与打印
3.2.8 Simulink模型举例
3.3 Simulink的仿真方法
3.3.1 仿真过程的设置
3.3.2 系统仿真
3.3.3 模糊控制系统的仿真
3.4 S-函数
3.4.1 S-函数的工作方式
3.4.2 用MATLAB语言编写S-函数
3.4.3 用C语言编写S-函数
3.5 本章小结
习题
第4章 控制系统数学模型
4.1 动态过程微分方程描述
4.2 动态过程的传递函数描述
4.2.1 传递函数定义与性质
4.2.2 传递函数零极点表示
4.2.3 传递函数的部分分式表示
4.2.4 典型环节的传递函数及其时域响应
4.2.5 高阶系统的时域分析
4.3 动态过程状态空间描述
4.4 系统模型转换及连接
4.4.1 模型转换
4.4.2 模型连接
4.5 本章小结
习题
第5章 控制系统分析
5.1 时域分析
5.1.1 典型输入信号
5.1.2 动态性能指标
5.1.3 线性系统时域响应
5.1.4 时域分析相关的MATLAB函数
5.1.5 MATLAB/Simulink在时域分析中的应用
5.2 稳定性分析
5.2.1 稳定性基本概念
5.2.2 稳定性判据
5.2.3 稳态误差计算
5.2.4 MATLAB在稳定性分析中的应用
5.3 根轨迹分析
5.3.1 幅值条件和相角条件
5.3.2 绘制根轨迹的一般法则
5.3.3 广义根轨迹
5.3.4 根轨迹分析相关的MATLAB函数
5.3.5 MATLAB在绘制根轨迹图中的应用
5.4 频域分析
5.4.1 频率特性
5.4.2 典型环节频率响应分析
5.4.3 闭环频率响应分析
5.4.4 稳定性分析
5.4.5 频域分析相关的MATLAB函数
5.4.6 MATLAB在绘制频率特性中的应用
5.5 线性系统的状态可控性与状态可观性分析
5.5.1 状态可控性
5.5.2 状态可观性
5.5.3 MATLAB在状态可控性和可观性分析中的应用
5.6 李雅普诺夫稳定性分析
5.6.1 李雅普诺夫第一法
5.6.2 李雅普诺夫第二法
5.6.3 利用MATLAB进行系统稳定性分析
5.7 本章小结
习题
第6章 控制器设计
6.1 PID控制器设计
6.1.1 PID控制器概述
6.1.2 比例控制器
6.1.3 积分控制器
6.1.4 比例积分控制器
6.1.5 比例微分控制器
6.1.6 比例积分微分控制器
6.2 PID控制器参数整定
6.2.1 Ziegler-Nichols整定法
6.2.2 临界振荡法
6.2.3 衰减曲线法
6.2.4 凑试法
6.3 控制系统校正的根轨迹法
6.3.1 基于根轨迹法的超前校正
6.3.2 基于根轨迹法的滞后校正
6.3.3 基于根轨迹法的超前滞后校正
6.4 控制系统校正的频率响应法
6.4.1 基于频率法的超前校正
6.4.2 基于频率法的滞后校正
6.5 状态反馈与极点配置
6.5.1 状态反馈
6.5.2 输出反馈
6.5.3 极点配置
6.6 状态观测器
6.7 本章小结
习题
第7章 控制系统仿真实验
7.1 MATLAB平台认识实验
7.2 MATLAB绘图
7.3 控制系统的阶跃响应
7.4 控制系统的根轨迹作图
7.5 直流电动机调速系统
7.6 交流电动机调速系统
7.7 本章小结
参考文献