本書(shū)以MATLAB語(yǔ)言為平臺(tái)，以工程案例教學(xué)為特色，系統(tǒng)地闡述了系統(tǒng)建模與仿真技術(shù)的基本概念、原理與方法，涉及運(yùn)動(dòng)控制、過(guò)程控制、電力電子與電力傳動(dòng)控制領(lǐng)域的系統(tǒng)建模、控制器設(shè)計(jì)與仿真實(shí)驗(yàn)等內(nèi)容。全書(shū)共分5章，主要包括：概述、系統(tǒng)建模與分析、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真、虛擬樣機(jī)技術(shù)與應(yīng)用、實(shí)物/半實(shí)物仿真技術(shù)與應(yīng)用；書(shū)中配有練習(xí)型、分析/設(shè)計(jì)型、探究型習(xí)題，有助于激發(fā)讀者的興趣和進(jìn)一步領(lǐng)會(huì)與掌握自動(dòng)化領(lǐng)域相關(guān)課程內(nèi)容。本書(shū)系高等學(xué)校自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)本科生用教材，也可作為電氣工程及其自動(dòng)化、機(jī)械電子工程/機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化等專(zhuān)業(yè)本科生（或研究生）“仿真技術(shù)”類(lèi)課程的教學(xué)用書(shū)。
系統(tǒng)建模內(nèi)容豐富。包括“一階直線倒立擺/自平衡式兩輪電動(dòng)車(chē)”、“水箱液位控制/水輪發(fā)電機(jī)組”、“直流電動(dòng)機(jī)/PWM整流器”等10余個(gè)工程案例。
“虛擬樣機(jī)”與“實(shí)物/半實(shí)物仿真技術(shù)”內(nèi)容新穎。系統(tǒng)地闡述了虛擬樣機(jī)建模方法、MATLAB-ADAMS聯(lián)合仿真技術(shù)，以及實(shí)物/半實(shí)物仿真技術(shù)應(yīng)用案例。
倡導(dǎo)“啟發(fā)與探究式”教學(xué)模式。每章均設(shè)立“問(wèn)題與探究”一節(jié)，內(nèi)含有相關(guān)“參考文獻(xiàn)”與“網(wǎng)上資源”，為讀者提供一個(gè)暢想與實(shí)踐的空間。
為適應(yīng)我國(guó)對(duì)高等學(xué)校自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)的需要，配合各高校教學(xué)改革的進(jìn)程，創(chuàng)建一套符合自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)和教學(xué)改革要求的新型自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)系列教材，“教育部高等學(xué)校自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)教學(xué)指導(dǎo)分委員會(huì)”(簡(jiǎn)稱(chēng)“教指委”)聯(lián)合了“中國(guó)自動(dòng)化學(xué)會(huì)教育工作委員
會(huì)”、“中國(guó)電工技術(shù)學(xué)會(huì)高校工業(yè)自動(dòng)化教育專(zhuān)業(yè)委員會(huì)”、“中國(guó)系統(tǒng)仿真學(xué)會(huì)教育工作委員會(huì)”和“中國(guó)機(jī)械工業(yè)教育協(xié)會(huì)電氣工程及自動(dòng)化學(xué)科委員會(huì)”四個(gè)委員會(huì)，以教學(xué)創(chuàng)新為指導(dǎo)思想，以教材帶動(dòng)教學(xué)改革為方針，設(shè)立專(zhuān)項(xiàng)資助基金，采用全國(guó)公開(kāi)招標(biāo)方式，組織編寫(xiě)出版一套自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)系列教材——《全國(guó)高等學(xué)校自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)系列教材》。
本系列教材主要面向本科生，同時(shí)兼顧研究生； 覆蓋面包括專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課、專(zhuān)業(yè)核心課、專(zhuān)業(yè)選修課、實(shí)踐環(huán)節(jié)課和專(zhuān)業(yè)綜合訓(xùn)練課； 重點(diǎn)突出自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)理論和前沿技術(shù)； 以文字教材為主，適當(dāng)包括多媒體教材； 以主教材為主，適當(dāng)包括習(xí)題集、實(shí)驗(yàn)指示書(shū)、教師參考書(shū)、多媒體課件、網(wǎng)絡(luò)課程腳本等輔助教材； 力求做到符合自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)、反映自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)教育改革方向、滿足自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)教學(xué)需要； 努力創(chuàng)造使之成為具有先進(jìn)性、創(chuàng)新性、適用性和系統(tǒng)性的特色品牌教材。
本系列教材在“教指委”的領(lǐng)導(dǎo)下，從2004年起，通過(guò)招標(biāo)機(jī)制，計(jì)劃用3~4年時(shí)間出版50本左右教材，2006年開(kāi)始陸續(xù)出版問(wèn)世。為滿足多層面、多類(lèi)型的教學(xué)需求，同類(lèi)教材可能出版多種版本。
本系列教材的主要讀者群是自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)及相關(guān)專(zhuān)業(yè)的大學(xué)生和研究生，以及相關(guān)領(lǐng)域和部門(mén)的科學(xué)工作者和工程技術(shù)人員。我們希望本系列教材既能為在校大學(xué)生和研究生的學(xué)習(xí)提供內(nèi)容先進(jìn)、論述系統(tǒng)并適于教學(xué)的教材或參考書(shū)，也能為廣大科學(xué)工作者和工程技術(shù)人員的知識(shí)更新與繼續(xù)學(xué)習(xí)提供適合的參考資料。感謝使用本系列教材的廣大教師、學(xué)生和科技工作者的熱情支持，并歡迎提出批評(píng)和意見(jiàn)。
《全國(guó)高等學(xué)校自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)系列教材》編審委員會(huì)
2005年10月于北京
第1章概述
1.1系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)研究方法
1.2仿真實(shí)驗(yàn)的分類(lèi)
1.3相似性原理
1.4系統(tǒng)、模型與數(shù)字仿真
1.5仿真技術(shù)的應(yīng)用
1.5.1控制系統(tǒng)CAD
1.5.2虛擬現(xiàn)實(shí)
1.5.3工程應(yīng)用
1.5.4幾種常用的數(shù)字仿真工具軟件
1.6仿真技術(shù)的發(fā)展與展望
1.7問(wèn)題與探究——投針實(shí)驗(yàn)
本章小結(jié)
習(xí)題
參考文獻(xiàn)
第2章系統(tǒng)建模與分析
2.1控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型
2.2系統(tǒng)建模概述
2.3系統(tǒng)建模方法
2.4模型驗(yàn)證
2.5系統(tǒng)建模實(shí)例
2.5.1獨(dú)輪自行車(chē)實(shí)物仿真問(wèn)題
2.5.2龍門(mén)吊車(chē)運(yùn)動(dòng)控制問(wèn)題
2.5.3水箱液位控制問(wèn)題
2.5.4燃煤熱水鍋爐控制問(wèn)題
2.5.5直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制問(wèn)題
2.5.6三相電壓型PWM整流器系統(tǒng)控制問(wèn)題
2.6問(wèn)題與探究——水輪發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的線性化模型
本章小結(jié)
習(xí)題
參考文獻(xiàn)
第3章控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真
3.1直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速/電流雙閉環(huán)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
3.2一階直線倒立擺系統(tǒng)的雙閉環(huán)PID控制方案
3.3龍門(mén)吊車(chē)重物防擺的魯棒PID控制方案
3.4自平衡式兩輪電動(dòng)車(chē)直行與轉(zhuǎn)向復(fù)合控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
3.5龍門(mén)吊車(chē)重物防擺的滑模變結(jié)構(gòu)控制方案
3.6一階直線雙倒立擺系統(tǒng)的可控性研究
3.7基于經(jīng)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(shù)控制方案
3.9問(wèn)題與探究——靈長(zhǎng)類(lèi)仿生機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制研究
本章小結(jié)
習(xí)題
參考文獻(xiàn)
第4章虛擬樣機(jī)技術(shù)與應(yīng)用
4.1概述
4.2虛擬樣機(jī)技術(shù)的形成、發(fā)展和應(yīng)用
4.3一階直線倒立擺的虛擬樣機(jī)
4.4問(wèn)題與探究——球棒系統(tǒng)的虛擬樣機(jī)研究
本章小結(jié)
參考文獻(xiàn)
第5章實(shí)物/半實(shí)物仿真技術(shù)與應(yīng)用
5.1概述
5.2半實(shí)物仿真技術(shù)應(yīng)用
5.2.1基于TORA的土木結(jié)構(gòu)減振控制技術(shù)
5.2.2基于TORA的土木結(jié)構(gòu)減振控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
5.2.3基于dSPACE半實(shí)物仿真技術(shù)的控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)
5.3實(shí)物仿真技術(shù)應(yīng)用
5.3.1龍門(mén)吊車(chē)實(shí)物仿真系統(tǒng)
5.3.2實(shí)物仿真系統(tǒng)的電氣控制平臺(tái)
5.3.3實(shí)物仿真實(shí)驗(yàn)
5.4問(wèn)題與探究——獨(dú)輪自行車(chē)實(shí)物仿真
本章小結(jié)
參考文獻(xiàn)
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