绪论 1
0.1 仿真技术简介 1
0.2 计算机仿真技术的发展概况 3
0.3 计算机仿真技术的应用 4
0.4 基于MATLAB的控制系统仿真的现状 6
第1章 仿真软件——MATLAB 8
1.1 MATLAB简介 8
1.2 MATLAB的基本操作 10
1.2.1 MATLAB语言的结构 10
1.2.2 MATLAB的磁盘文件 13
1.2.3 MATLAB的库函数 15
1.2.4 外部程序的调用 16
1.2.5 输入与输出函数 16
1.2.6 数值显示格式 18
1.3 MATLAB的矩阵运算 19
1.3.1 矩阵的实现 19
1.3.2 矩阵的运算 24
1.4 MATLAB的向量运算 28
1.5 MATLAB的控制语句 30
1.5.1 循环语句 30
1.5.2 条件转移语句 32
1.6 MATLAB的绘图功能 33
1.6.1 二维图形 33
1.6.2 三维图形 39
本章小结 40
第2章 控制系统的数学模型及其转换 41
2.1 线性系统数学模型的基本描述方法 41
2.2 系统数学模型间的相互转换 47
2.3 系统模型的连接 56
2.4 典型系统的生成 65
2.5 系统的离散化和连续化 67
本章小结 71
第3章 连续系统的数字仿真 73
3.1 数值积分法 73
3.1.1 欧拉法 73
3.1.2 梯形法 74
3.1.3 预估-校正法 74
3.1.4 龙格-库塔法 75
3.1.5 关于仿真数值积分法的几点讨论 76
3.2 连续系统的数字仿真程序 78
3.3 面向系统结构图的仿真 80
3.3.1 典型环节的确定 80
3.3.2 连接矩阵 81
3.3.3 确定系统的状态方程 82
3.3.4 面向结构图的数字仿真程序 84
3.4 连续系统的快速仿真 86
3.4.1 增广矩阵法的基本原理 86
3.4.2 三种典型输入函数的增广矩阵 87
本章小结 89
第4章 连续系统按环节离散化的数字仿真 90
4.1 连续系统的离散化 90
4.2 典型环节的离散系数及其差分方程 91
4.3 非线性系统的数字仿真方法 94
4.4 连续系统按环节离散化的数字仿真程序 96
本章小结 100
第5章 采样控制系统的数字仿真 101
5.1 采样控制系统 101
5.2 模拟调节器的数字化仿真方法 102
5.3 采样控制系统的数字仿真程序 103
5.3.1 数字控制器的程序实现 103
5.3.2 连续部分的程序实现 104
5.3.3 程序框图及仿真程序 104
5.4 关于纯滞后环节的数字仿真 108
本章小结 109
第6章 动态仿真集成环境——Simulink 110
6.1 Simulink简介 110
6.1.1 Simulink的启动 110
6.1.2 Simulink库浏览窗口的功能菜单 110
6.1.3 仿真模块库（集） 111
6.2 模型的构造 127
6.2.1 模型编辑窗口 127
6.2.2 对象的选定 129
6.2.3 模块的操作 130
6.2.4 模块的标量扩展 132
6.2.5 模块间的连接线 132
6.2.6 模型的保存 134
6.2.7 模块名字的处理 134
6.2.8 模块内部参数的修改 135
6.3 连续系统的数字仿真 136
6.3.1 利用Simulink菜单命令进行仿真 136
6.3.2 利用MATLAB的指令操作方式进行仿真 147
6.3.3 模块参数的动态交换 148
6.4 离散系统的数字仿真 151
6.5 仿真系统的线性化模型 153
6.6 创建子系统 160
6.7 封装模板编辑器 162
6.7.1 初始化（Initialization）页面 163
6.7.2 图标（Icon）页面 165
6.7.3 描述（Documentation）页面 167
6.7.4 功能按钮 167
6.8 条件子系统 169
本章小结 176
第7章 控制系统的计算机辅助分析 177
7.1 系统的特性函数 177
7.1.1 矩阵函数 178
7.1.2 数值分解 183
7.1.3 求系统的阻尼系数和固有频率 188
7.1.4 求控制系统的增益和传递零点 189
7.2 控制系统的稳定性分析 190
7.3 控制系统的时域分析 193
7.4 根轨迹法 200
7.5 控制系统的频域分析 203
7.6 系统的能控性和能观测性分析 215
7.6.1 系统的能控性和能观测性 216
7.6.2 将系统按能控性和不能控性进行分解 218
7.6.3 将系统按能观测性和不能观测性进行分解 219
7.7 系统模型的降阶 220
7.7.1 平衡实现 221
7.7.2 模型降阶 222
本章小结 225
第8章 控制系统的计算机辅助设计 226
8.1 频率法的串联校正方法 226
8.1.1 基于频率响应法的串联超前校正方法 226
8.1.2 基于频率响应法的串联滞后校正方法 230
8.1.3 基于频率响应法的串联滞后-超前校正方法 234
8.2 状态反馈和状态观测器的设计 237
8.2.1 状态反馈 238
8.2.2 状态观测器的设计 240
8.2.3 带状态观测器的状态反馈系统 245
8.2.4 离散系统的极点配置和状态观测器的设计 247
8.2.5 控制系统的解耦 248
8.2.6 生成状态估计器或观测器 252
8.2.7 生成系统控制器 253
8.3 最优控制系统设计 254
8.3.1 状态反馈的线性二次型最优控制器的设计 254
8.3.2 输出反馈的线性二次型的最优控制 260
本章小结 262
第9章 Simulink的扩展工具——S-函数 263
9.1 S-函数简介 263
9.2 S-函数的建立 266
9.2.1 用m文件创建S-函数 268
9.2.2 用C语言创建S-函数 280
9.3 S-函数编译器 288
9.4 S-函数包装程序 289
本章小结 291
第10章 基于MATLAB工具箱的控制系统分析与设计 292
10.1 控制系统工具箱简介 292
10.2 线性时不变系统的对象模型 293
10.2.1 LTI对象 294
10.2.2 模型建立及模型转换函数 295
10.2.3 LTI对象属性的存取和设置 300
10.3 线性时不变系统浏览器——LTI Viewer 303
10.4 单变量系统设计工具——SISO Design Tool 312
10.5 非线性控制系统的设计 317
10.5.1 NCD Outport模块简介 318
10.5.2 非线性控制系统设计 321
10.5.3 利用NCD Outport模块求解其他非线性控制系统的设计问题 325
本章小结 326
附录A MATLAB函数一览表 327
附录B MATLAB函数分类索引 335
参考文献 340