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本书为普通高等教育“十一五”和“十二五”规划教材。本书全面论述控制系统计算机仿真的基本概念和原理,系统介绍当前国际控制界为流行的面向工程与科学计算的**语言MATLAB及其动态仿真集成环境Simulink,并以MATLAB/Simulink为平台,详细阐述控制系统的数学模型及其转换、连续系统和离散系统的仿真方法、控制系统的计算机辅助分析与设计;特别介绍基于图形界面的MATLAB工具箱的线性和非线性控制系统设计方法。本书取材先进实用,讲解深入浅出,各章均有大量的例题,并提供了相应的仿真程序,便于读者掌握和巩固所学知识。本书可作为高等院校自动化及其他控制类各专业本科生和研究生教材,也可作为自动控制及相关专业技术人员的参考用书。

目录第0章绪论 01仿真技术简介 02计算机仿真技术的发展概况 03计算机仿真技术的应用 04控制系统计算机辅助设计的 主要内容及其应用 05基于MATLAB的控制系统 仿真的现状 习题 第1章仿真软件——MATLAB 11MATLAB的功能特点 111语言简介 112操作界面 12MATLAB的基本操作 121语言结构 122窗口命令的执行及回调 123窗口变量的处理 124窗口命令的属性 125数值结果显示格式 126基本输入输出函数 127外部程序调用 13MATLAB的程序设计 131磁盘文件 132控制语句 14MATLAB的图形处理 141二维图形 142三维图形 143四维图形 144图像与动画 15MATLAB的数值运算 151矩阵运算 152向量运算 153关系和逻辑运算 154多项式运算 16MATLAB的符号运算 161符号表达式的生成 162符号表达式的基本运算 163符号表达式的微积分 164符号表达式的积分变换 165符号表达式的求解 17MATLAB的矩阵处理 171矩阵行列式 172矩阵的特殊值 173矩阵的三角分解 174矩阵的奇异值分解 175矩阵的范数 176矩阵的特征值与特征向量 177矩阵的特征多项式、特征方程和 特征根 18MATLAB的数据处理 181数据插值 182曲线拟合 183数据分析 19MATLAB的方程求解 191代数方程求解 192微分方程求解 110MATLAB的函数运算 1101函数极值 1102函数积分 111MATLAB的文件处理 1111处理二进制文件 1112处理文本文件 112MATLAB的图形界面 1121启动GUI Builder 1122对象设计编辑器 113MATLAB编译器 1131创建MEX文件 1132创建EXE文件 小结 习题 第2章控制系统的数学模型及其转换 21线性系统数学模型的基本 描述方法 22系统数学模型间的相互转换 23系统模型的连接 24典型系统的生成 25系统的离散化和连续化 26系统的特性值 本章小结 习题 第3章连续系统的数字仿真 31数值积分法 32面向系统传递函数的仿真 33面向系统结构图的仿真 34连续系统的快速仿真 本章小结 习题 第4章连续系统按环节离散化的 数字仿真 41连续系统的离散化 42典型环节的离散系数及 其差分方程 43非线性系统的数字仿真方法 44连续系统按环节离散化的 数字仿真程序 本章小结 习题 第5章采样控制系统的数字仿真 51采样控制系统 52模拟调节器的数字化仿真方法 53采样控制系统的数字仿真程序 54关于纯滞后环节的数字仿真 本章小结 习题 第6章动态仿真集成环境—— Simulink 61Simulink简介 611Simulink的启动 612Simulink库浏览窗口的功能菜单 613仿真模块集 62模型的构造 621模型编辑窗口 622对象的选定 623模块的操作 624模块间的连线 625模型的保存 626模块名字的处理 627模块内部参数的修改 628模块的标量扩展 63连续系统的数字仿真 631利用Simulink菜单命令进行仿真 632利用MATLAB的指令操作方式 进行仿真 633模块参数的动态交换 634Simulink调试器 64离散系统的数字仿真 65仿真系统的线性化模型 66创建子系统 67封装编辑器 671参数(Parameters)页面 672图标(Icon)页面 673初始化(Initialization)页面 674描述(Documentation)页面 675功能按钮 68条件子系统 本章小结 习题 第7章控制系统的计算机辅助分析 71控制系统的时域分析 711控制系统的稳定性 712控制系统的时域响应 713控制系统的稳态误差 72根轨迹分析 721根轨迹的绘制 722根轨迹的分析 73控制系统的频域分析 731连续控制系统的频域分析 732离散控制系统的频域分析 733时间延迟系统的频域分析 734基于频率特性的系统辨识 74系统的能控性和能观测性分析 741系统的能控性和能观测性 742将系统按能控性和不能控性 进行分解 743将系统按能观测性和不能观 测性进行分解 75系统模型的降阶 751平衡实现 752模型降阶 本章小结 习题 第8章控制系统的计算机辅助设计 81频率法的串联校正 811基于频率响应法的串联超前校正 812基于频率响应法的串联滞后校正 813基于频率响应法的串联滞后- 超前校正 82根轨迹法的串联校正 821基于根轨迹法的串联超前校正 822基于根轨迹法的串联滞后校正 823基于根轨迹法的串联滞后- 超前校正 83状态反馈和状态观测器的设计 831状态反馈 832状态观测器 833带状态观测器的状态反馈系统 834离散系统的极点配置和 状态观测器 835系统解耦 836系统估计器 837系统控制器 84控制系统设计 841状态反馈的线性二次型控制 842输出反馈的线性二次型控制 本章小结 习题 第9章基于MATLAB工具箱的控制 系统分析与设计 91控制系统工具箱简介 92线性时不变系统的对象模型 921LTI对象 922模型建立及模型转换函数 923LTI对象属性的存取和设置 93线性时不变系统浏览器 94线性控制系统设计器 941MATLAB 6x的SISO Design Tool 942MATLAB 7x的SISO Design Tool 943MATLAB 8x/9x版的Control System Designer 95非线性控制系统设计 951NCD Blockset模块及其应用 952Signal Constraint模块及其应用 953Check Step Response Characteristics 模块及其应用 954其他非线性控制系统的设计问题 本章小结 习题 第10章Simulink的扩展工具—— S函数 101S函数简介 102S函数的建立 1021用M文件创建S函数 1022用C语言创建S函数 103S函数编译器 104S函数包装程序 本章小结 习题 附录AMATLAB函数一览表 附录BMATLAB函数分类索引 参考文献

李国勇 男,山西闻喜,1963年生,工学博士,山西省教学名师,太原理工大学教授。主编出版高等学校规划教材和专著等30部,其中7部入选普通高等教育“十一五”或“十二五”规划教材,2部获全国电子信息类**教材,2部入选全国高校电气类专业精品教材,且《现代控制理论》被评为精品教材。主讲《自动控制理论》 、 《计算机仿真技术》 、 《过程控制系统》 、 《控制理论》和《智能控制及其MATLAB实现》等课程,其中《自动控制理论》2009年被评为山西省精品课程,2013年被评为山西省精品资源共享课,2020年被认定为山西省精品共享课程;《计算机仿真技术》2019年被认定为山西省精品共享课程;《过程控制系统》2021年被认定为山西省精品共享课程。作为负责人获山西省教学成果特等奖2次、一等奖2次。