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目录1

第一章 概述1

第一节 控制系统的实验方法1

一、解析法1

二、实验法1

三、仿真实验法2

第二节 仿真实验的分类与性能比较2

一、按模型分类2

二、按计算机类型分类3

第三节 系统、模型与数字仿真6

一、系统的组成与分类6

二、模型的建立及其重要性7

三、数字仿真的基本内容8

第四节 控制系统CAD与数字仿真软件8

一、CAD技术的一般概念8

二、控制系统CAD的主要内容9

三、数字仿真软件10

第五节 仿真技术的应用与发展12

一、仿真技术在工程中的应用12

二、应用仿真技术的重要意义14

三、仿真技术的发展趋势14

小结15

习题15

第二章 控制系统的数学描述17

第一节 控制系统的数学模型17

一、控制系统数学模型的表示形式17

二、数学模型的转换19

三、控制系统建模的基本方法21

第二节 实现问题25

一、单变量系统的可控标准型实现25

二、控制系统的数字仿真实现27

一、数值求解的基本概念28

第三节 常微分方程数值解法28

二、数值积分法29

三、关于数值积分方法的几点讨论34

第四节 数值算法中的“病态”问题37

一、“病态”常微分方程37

二、控制系统仿真中的“病态”问题38

三、“病态”系统的仿真方法39

小结40

习题41

第三章 MATLAB与SIMULINK基础43

第一节 引言43

第二节 MATLAB的操作与使用44

一、简单数学运算44

二、变量与数值显示格式45

三、文件管理47

四、帮助功能47

一、简单矩阵输入49

第三节 MATLAB的矩阵运算49

二、矩阵运算50

三、矩阵操作52

第四节 绘图54

一、二维图形54

二、三维图形55

第五节 数据处理56

一、矩阵分解56

二、多项式处理56

三、曲线拟合与插值57

四、数据分析59

五、常微分方程数值解61

第六节 流程控制62

一、for循环62

四、函数63

三、if-else-end结构63

二、while循环63

第七节 控制工具箱64

一、系统建模64

二、模型转换和降阶65

三、分析函数66

四、设计函数67

第八节 SIMULINK基础67

一、SIMULINK的操作67

二、模型的构造69

三、数值仿真72

四、系统分析72

第九节 MATLAB的其它资源74

一、工具箱74

二、网络资源74

小结75

习题76

第四章 控制系统数字仿真的实现78

第一节 控制系统的结构及其拓扑描述78

一、控制系统常见的典型结构形式78

二、控制系统的典型环节描述79

三、控制系统的联接矩阵80

第二节 面向系统结构图的数字仿真82

一、典型闭环系统的数字仿真82

二、复杂联接的闭环系统数字仿真87

第三节 环节的离散化与非线性系统的数字仿真93

一、连续系统的离散化模型法93

二、非线性系统的数字仿真101

第四节 计算机控制系统的数字仿真109

一、采样控制系统的数学描述110

二、采样控制系统的仿真方法113

三、采样控制系统仿真程序实现115

小结121

习题122

第五章 控制系统CAD124

第一节 概述124

第二节 经典控制理论CAD125

一、控制系统固有特性分析125

二、控制系统的设计方法128

三、控制系统的优化设计136

第三节 现代控制理论CAD141

一、线性二次型最优控制器设计142

二、模型参考自适应控制系统设计146

小结153

习题154

一、双闭环KZ-D系统的目的156

二、关于积分调节器的饱和非线性问题156

第一节 直流电动机双闭环调速系统设计中的若干问题156

第六章 数字仿真技术的综合应用156

三、关于ASR与ACR的工程设计问题157

四、双闭环KZ-D调速系统的动态分析159

第二节 数字PID调节器的鲁棒性设计方法161

一、数字PID调节器的鲁棒性设计161

二、“高精度齿轮量仪”位置伺服系统控制器设计163

第三节 “水箱系统”液位控制的仿真研究164

一、系统建模165

二、数字仿真166

三、结果分析166

第四节 管内移动机器人位置预测模糊控制研究166

一、管内作业位置的预测模糊控制167

二、作业位置预测模糊控制的实现169

三、仿真实验170

小结174

习题175

参考文献177