高等学校电子与电气工程及自动化专业“十二五”规划教材：控制系统仿真

《高等学校电子与电气工程及自动化专业“十二五”规划教材：控制系统仿真》以控制系统的分析和设计为对象，以MATLAB作为工具，既介绍了控制系统的特点与分析方法，又介绍了MATLAB的应用问题。考虑到目前大学教育的现状，本书在内容的安排上采取了以下几点处理办法：
（1）理论讲授内容尽量少而精，重点阐述如何利用MATLAB工具解决实际工程问题，以适应有限学时的教学要求。
（2）内容的安排与自控原理课程的内容一致，因此，本书既可以独立存在，也可以作为自控原理课程的仿真教材或辅助教材。
（3）加强综合运用能力的培养，建立系统的概念。通过仿真实例使学生了解从系统建模到设计、仿真的全过程。
（4）注重上机实践。本书设置了大量的实验内容和练习题，学生通过编程和上机练习，可进一步理解控制系统的基本理论和计算机辅助工具的用法及作用。
本书按照简化理论内容、强化练习的原则，给出了大量的仿真示例、实验和练习，读者可以根据自己的需要进行取舍。

第1章 控制系统仿真概述
1.1 系统与模型
1.1.1 系统
1.1.2 系统模型
1.2 系统仿真的概念
1.2.1 仿真的定义
1.2.2 计算机仿真
1.2.3 系统仿真三要素
1.3 系统仿真的类别与实现
1.3.1 系统仿真的分类
1.3.2 控制系统仿真的过程
1.3.3 控制系统仿真的特点
1.4 仿真技术的发展与应用
1.4.1 系统仿真的发展
1.4.2 基于MATLAB的控制系统仿真的现状
1.4.3 仿真技术发展的主要方向
练习题

第2章 MATLAB基础及其使用初步
2.1 MATLAB简介
2.1.1 MATLAB的发展历程和影响力
2.1.2 MATLAB的主要特点
2.1.3 MATLAB组成与界面
2.2 MATLAB编程
2.2.1 MATLAB的基本语法
2.2.2 MATLAB函数
2.2.3 MATLAB符号运算
2.2.4 MATLABB绘图
2.3 Simulink交互式仿真环境
2.3.1 Simulink简介
2.3.2 Simulink仿真基础
2.3.3 Simulink仿真举例
练习题

第3章 控制系统模型及转换
3.1 系统数学模型及其转换
3.1.1 系统的时域模型
3.1.2 系统的传递函数模型
3.1.3 系统的状态空间模型
3.1.4 系统模型的其他形式
3.1.5 典型环节及其传递函数
3.1.6 自动控制系统的传递函数
3.1.7 系统的模型转换
3.1.8 复杂模型的处理方法
3.2 系统模型的连接
3.2.1 模型串联
3.2.2 模型并联
3.2.3 反馈连接
3.2.4 系统扩展
3.3 状态空间模型实现
3.3.1 能控标准型实现
3.3.2 能观标准型实现
3.3.3 能控性与能观测性的定义
3.3.4 对角线标准型实现
3.3.5 系统能控性和能观性矩阵
3.3.6 系统的最小实现
3.3.7 控制系统的模型属性
练习题

第4章 控制系统的仿真分析
4.1 控制系统的稳定性分析
4.1.1 间接判别法
4.1.2 直接判别法
4.2 控制系统的时域分析
4.2.1 时域分析的一般方法
4.2.2 常用时域分析函数
4.2.3 时域分析应用实例
4.3 控制系统的频域分析
4.3.1 频域分析的基本概念
4.3.2 频域分析常用函数
4.3.3 频域分析实例
4.4 控制系统的根轨迹分析
4.4.1 根轨迹的相关概念
4.4.2 根轨迹分析函数
4.4.3 根轨迹分析应用实例
4.5 控制系统的校正
4.5.1 控制系统设计概述
4.5.2 基于根轨迹图的校正方法
4.5.3 基于波特图的校正方法
4.5.4 基于状态反馈的系统校正方法
练习题

第5章 控制系统仿真实验
5.1 MATLAB平台认识实验
5.2 MATLAB绘图
5.3 控制系统的阶跃响应
5.4 控制系统的脉冲响应
5.5 控制系统的根轨迹作图
5.6 控制系统的波特图
5.7 控制系统的极坐标图
5.8 连续系统的复频域分析
5.9 离散系统的z域分析
5.10 连续系统状态变量分析
5.11 离散系统状态方程求解
5.12 频率法超前校正
5.13 频率法滞后校正
5.14 根轨迹法超前校正
5.15 根轨迹法滞后校正
5.16 频率法二阶参考模型校正
5.17 速度反馈校正
5.18 相平面作图
5.19 继电型非线性控制系统分析
5.20 采样控制系统分析
5.21 能控性、能观测性与其标准型
5.22 线性二次型最优控制器设计
参考文献