本書以MATLAB語言為平臺，以工程案例教學為特色，系統地闡述了系統建模與仿真技術的基本概念、原理與方法，涉及運動控制、過程控制、電力電子與電力傳動控制領域的系統建模、控制器設計與仿真實驗等內容。全書共分5章，主要包括：概述、系統建模與分析、控制系統設計與仿真、虛擬樣機技術與應用、實物/半實物仿真技術與應用；書中配有練習型、分析/設計型、探究型習題，有助于激發讀者的興趣和進一步領會與掌握自動化領域相關課程內容。本書系高等學校自動化專業本科生用教材，也可作為電氣工程及其自動化、機械電子工程/機械設計制造及其自動化等專業本科生（或研究生）“仿真技術”類課程的教學用書。
系統建模內容豐富。包括“一階直線倒立擺/自平衡式兩輪電動車”、“水箱液位控制/水輪發電機組”、“直流電動機/PWM整流器”等10余個工程案例。
“虛擬樣機”與“實物/半實物仿真技術”內容新穎。系統地闡述了虛擬樣機建模方法、MATLAB-ADAMS聯合仿真技術，以及實物/半實物仿真技術應用案例。
倡導“啟發與探究式”教學模式。每章均設立“問題與探究”一節，內含有相關“參考文獻”與“網上資源”，為讀者提供一個暢想與實踐的空間。
為適應我國對高等學校自動化專業人才培養的需要，配合各高校教學改革的進程，創建一套符合自動化專業培養目標和教學改革要求的新型自動化專業系列教材，“教育部高等學校自動化專業教學指導分委員會”(簡稱“教指委”)聯合了“中國自動化學會教育工作委員
會”、“中國電工技術學會高校工業自動化教育專業委員會”、“中國系統仿真學會教育工作委員會”和“中國機械工業教育協會電氣工程及自動化學科委員會”四個委員會，以教學創新為指導思想，以教材帶動教學改革為方針，設立專項資助基金，采用全國公開招標方式，組織編寫出版一套自動化專業系列教材——《全國高等學校自動化專業系列教材》。
本系列教材主要面向本科生，同時兼顧研究生； 覆蓋面包括專業基礎課、專業核心課、專業選修課、實踐環節課和專業綜合訓練課； 重點突出自動化專業基礎理論和前沿技術； 以文字教材為主，適當包括多媒體教材； 以主教材為主，適當包括習題集、實驗指示書、教師參考書、多媒體課件、網絡課程腳本等輔助教材； 力求做到符合自動化專業培養目標、反映自動化專業教育改革方向、滿足自動化專業教學需要； 努力創造使之成為具有先進性、創新性、適用性和系統性的特色品牌教材。
本系列教材在“教指委”的領導下，從2004年起，通過招標機制，計劃用3~4年時間出版50本左右教材，2006年開始陸續出版問世。為滿足多層面、多類型的教學需求，同類教材可能出版多種版本。
本系列教材的主要讀者群是自動化專業及相關專業的大學生和研究生，以及相關領域和部門的科學工作者和工程技術人員。我們希望本系列教材既能為在校大學生和研究生的學習提供內容先進、論述系統并適于教學的教材或參考書，也能為廣大科學工作者和工程技術人員的知識更新與繼續學習提供適合的參考資料。感謝使用本系列教材的廣大教師、學生和科技工作者的熱情支持，并歡迎提出批評和意見。
《全國高等學校自動化專業系列教材》編審委員會
2005年10月于北京
第1章概述
1.1系統的實驗研究方法
1.2仿真實驗的分類
1.3相似性原理
1.4系統、模型與數字仿真
1.5仿真技術的應用
1.5.1控制系統CAD
1.5.2虛擬現實
1.5.3工程應用
1.5.4幾種常用的數字仿真工具軟件
1.6仿真技術的發展與展望
1.7問題與探究——投針實驗
本章小結
習題
參考文獻
第2章系統建模與分析
2.1控制系統的數學模型
2.2系統建模概述
2.3系統建模方法
2.4模型驗證
2.5系統建模實例
2.5.1獨輪自行車實物仿真問題
2.5.2龍門吊車運動控制問題
2.5.3水箱液位控制問題
2.5.4燃煤熱水鍋爐控制問題
2.5.5直流電動機轉速控制問題
2.5.6三相電壓型PWM整流器系統控制問題
2.6問題與探究——水輪發電機系統的線性化模型
本章小結
習題
參考文獻
第3章控制系統設計與仿真
3.1直流電動機轉速/電流雙閉環控制系統設計
3.2一階直線倒立擺系統的雙閉環PID控制方案
3.3龍門吊車重物防擺的魯棒PID控制方案
3.4自平衡式兩輪電動車直行與轉向復合控制系統設計
3.5龍門吊車重物防擺的滑模變結構控制方案
3.6一階直線雙倒立擺系統的可控性研究
3.7基于經典頻域法的DC/DC變換器控制方案
3.8三相電壓型PWM整流器的高功率因數控制方案
3.9問題與探究——靈長類仿生機器人運動控制研究
本章小結
習題
參考文獻
第4章虛擬樣機技術與應用
4.1概述
4.2虛擬樣機技術的形成、發展和應用
4.3一階直線倒立擺的虛擬樣機
4.4問題與探究——球棒系統的虛擬樣機研究
本章小結
參考文獻
第5章實物/半實物仿真技術與應用
5.1概述
5.2半實物仿真技術應用
5.2.1基于TORA的土木結構減振控制技術
5.2.2基于TORA的土木結構減振控制系統設計
5.2.3基于dSPACE半實物仿真技術的控制系統實現
5.3實物仿真技術應用
5.3.1龍門吊車實物仿真系統
5.3.2實物仿真系統的電氣控制平臺
5.3.3實物仿真實驗
5.4問題與探究——獨輪自行車實物仿真
本章小結
參考文獻
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