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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——MATLAB8

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——Simulink110

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 Viewer303

10.4 单变量系统设计工具——SISO Design Tool312

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