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上篇　系统仿真基本理论 1

第1章　概述 1

1.1　系统仿真技术的基本概念 1

1.1.1　系统 1

1.1.2　模型及其建立 2

1.1.3　仿真及其分类 4

1.1.4　数字仿真的基本内容和工作过程 5

1.2　控制系统的研究方法 7

1.2.1　解析法 7

1.2.2　试验法 7

1.2.3　仿真试验法 7

1.3　仿真技术的应用与发展 9

1.3.1　仿真技术的应用 9

1.3.2　仿真技术的发展趋势 10

习题 11

第2章　控制系统的数学描述 12

2.1　控制系统仿真的数学模型 12

2.1.1　连续时间系统 12

2.1.2　离散时间系统 16

2.1.3　采样控制系统 17

2.1.4　数学模型的转换 18

2.1.5　线性时不变系统的对象模型 21

2.2　控制系统建模的基本方法与实例 22

2.2.1　系统建模的基本方法 22

2.2.2　系统建模的要素与过程 23

2.2.3　系统建模实例 24

2.3　控制系统数字仿真的实现问题 28

习题 31

第3章　连续系统数字仿真的基本算法 32

3.1　常微分方程的数值解法 32

3.2　数值积分算法 34

3.2.1　欧拉（Euler）法 34

3.2.2　龙格－库塔（Rung-Kutta）法 35

3.2.3　微分方程数值积分的矩阵分析 39

3.3　数值积分算法的基本分析 40

3.3.1　单步法和多步法 40

3.3.2　显式算法和隐式算法 41

3.3.3　截断误差和舍入误差 41

3.3.4　数值积分算法的计算稳定性 43

3.3.5　数值算法的选用 44

3.4　典型闭环系统的数字仿真 45

习题 49

下篇 通用仿真软件MATLAB 50

第4章　MATLAB简介 50

4.1　MATLAB语言概述 50

4.1.1　MATLAB语言的产生与发展 50

4.1.2　MATLAB语言特点 51

4.1.3　MATLAB的使用环境 53

4.1.4　MATLAB 7.2的安装 53

4.2　MATLAB 7.2用户界面概述 56

4.2.1　启动MATLAB 7.2 57

4.2.2　命令窗口（Command Window）使用 57

4.2.3　历史命令（Command History）窗口使用 60

4.2.4　当前目录（Current Directory）窗口使用 61

4.3　MATLAB帮助系统的使用 63

4.3.1　MATLAB帮助系统介绍 63

4.3.2　帮助导航浏览器窗口系统 64

4.3.3　DEMO演示系统 66

4.3.4　视频联机演示系统 68

4.3.5　命令窗口查询帮助系统 69

习题 70

第5章　MATLAB的基本使用方法 71

5.1　常量与变量 71

5.1.1　常量 71

5.1.2　变量 71

5.2　数据的类型 72

5.2.1　MATLAB数据类型概述 72

5.2.2　数值类型 73

5.2.3　浮点数类型 73

5.2.4　复数 74

5.2.5　逻辑类型 75

5.2.6　字符和字符串 75

5.2.7　函数句柄 77

5.2.8　结构体类型 78

5.2.9　无穷量（Inf）和非数值量（NaN） 79

5.3　MATLAB的基本计算功能 80

5.3.1　简单数值计算使用方法 80

5.3.2　MATLAB中的常用数学函数 80

5.4　基本矩阵操作 82

5.4.1　矩阵的构造 82

5.4.2　空矩阵 85

5.4.3　矩阵元素下标引用 85

5.4.4　矩阵信息获取 86

5.4.5　矩阵的运算 86

5.5　MATLAB中的其他运算 92

5.5.1　关系运算 92

5.5.2　逻辑运算 93

5.5.3　运算优先级 94

5.6　MATLAB的符号计算功能 94

5.6.1　创建符号变量和表达式 95

5.6.2　符号与数值之间的转换 96

5.6.3　对符号变量的操作 97

5.6.4　符号表达式的代数运算 99

5.6.5　符号数值任意精度控制和运算 101

5.6.6　微积分的符号计算 102

5.6.7　反函数与复合函数的符号计算 104

5.6.8　一般代数方程的求解 105

5.6.9　线性方程组的符号解 106

5.6.10　微分方程的求解 106

5.6.11　符号积分变换 107

5.6.12　符号表达式的化简 109

习题 112

第6章　数据和函数的可视化 113

6.1　MATLAB图形窗口 113

6.1.1　图形窗口的创建与控制 113

6.1.2　图形窗口的菜单栏 115

6.1.3　图形窗口的工具栏 116

6.2　二维绘图 118

6.3　三维绘图 123

6.3.1　三维绘图指令 123

6.3.2　三维图形的修饰 130

6.4　坐标控制和图形标识 134

习题 140

第7章　MATLAB基本编程 141

7.1　脚本和函数 141

7.1.1　函数 141

7.1.2　脚本文件 142

7.1.3　局部变量和全局变量 143

7.1.4　MATLAB的函数类别 144

7.2　MATLAB流程控制 145

7.2.1　if-else-end条件控制 145

7.2.2　switch-case控制结构 147

7.2.3　for循环和while循环 148

7.2.4　其他流程控制函数 150

7.3　用户参数交互输入 151

7.3.1　键盘输入 151

7.3.2　键盘控制 152

7.3.3　菜单输入 152

7.4　MATLAB程序调试 153

7.5　MATLAB分析控制系统实例 155

7.5.1　控制系统的稳定性分析 155

7.5.2　时域分析 156

7.5.3　根轨迹法分析 157

7.5.4　频域分析 158

习题 160

第8章　SIMULINK交互式仿真集成环境 161

8.1　SIMULINK环境简介 161

8.1.1　SIMULINK的启动 162

8.1.2　SIMULINK的模块库介绍 163

8.2　模型的创建 166

8.2.1　模型建立的基本步骤 166

8.2.2　模块的基本操作 167

8.2.3　SIMULINK线的处理 169

8.3　SIMULINK仿真的运行 170

8.4　SIMULINK的仿真实例 175

8.4.1　基于微分方程的SIMULINK建模与仿真 176

8.4.2　基于传递函数的SIMULINK建模与仿真 180

8.4.3　非线性系统的SIMULINK建模与仿真 184

8.4.4　SIMULINK实现的元件级电路仿真 186

8.4.5　MATLAB/SIMULINK在空调自动控制系统中的应用 187

习题 190

第9章　S函数 192

9.1　S函数的工作方式 192

9.2　用MATLAB语言编写S函数 194

9.3　S函数应用实例 200

9.3.1　连续系统的S函数的描述 200

9.3.2　混合系统的S函数描述 201

9.3.3　含有外部输入参数系统的S函数的描述 202

习题 205

参考文献 206