《控制系統(tǒng)的數(shù)字仿真及計算機輔助設(shè)計（第2版）》的前5章是控制系統(tǒng)數(shù)字仿真部分，包括連續(xù)系統(tǒng)數(shù)學模型表示方法及實現(xiàn)、連續(xù)系統(tǒng)的離散化、連續(xù)控制系統(tǒng)的仿真、采樣控制系統(tǒng)的數(shù)字仿真等內(nèi)容，在取材及編排上根據(jù)多年的教學與實踐經(jīng)驗做了一定的處理，以期突出基本原理及概念。第6～9章著重介紹作者在應(yīng)用實踐中已經(jīng)證明是行之有效的方法，內(nèi)容涵蓋計算機輔助建立系統(tǒng)動態(tài)模型、基于頻域的控制系統(tǒng)計算機輔助分析與設(shè)計、基于時域的線性控制系統(tǒng)計算機輔助設(shè)計，其中不但涉及PID控制器、先進控制器的輔助設(shè)計與仿真，而且結(jié)合了編者在應(yīng)用中的實例，具有鮮明的理論聯(lián)系實際特色。第10章從應(yīng)用角度，進一步介紹了目前國際上較通用的一些CACSD軟件及其功能，著重介紹目前應(yīng)用的主流產(chǎn)品MATLAB。
《控制系統(tǒng)的數(shù)字仿真及計算機輔助設(shè)計（第2版）》立足于控制系統(tǒng)數(shù)字仿真及計算機輔助設(shè)計的基礎(chǔ)理論與概念，注重理論與實際應(yīng)用相結(jié)合，在注意到知識的完整性與系統(tǒng)性的同時，沒有面面俱到地去羅列一些已經(jīng)廣泛見諸于類似著作中的方法。
《控制系統(tǒng)的數(shù)字仿真及計算機輔助設(shè)計（第2版）》既可作為普通高等院校自動化及相關(guān)專業(yè)相應(yīng)課程的教材，還可廣大從事自動控制的工程技術(shù)人員參考。
控制系統(tǒng)的數(shù)字仿真是分析、研究、設(shè)計自動控制系統(tǒng)的一種快速和經(jīng)濟的輔助手段，同時它還是控制系統(tǒng)教育和訓練的一種有效方法，是從事自動控制研究與工程設(shè)計技術(shù)人員必須掌握的一門技術(shù)。因而在自動控制領(lǐng)域中已得到廣泛的重視與應(yīng)用。
控制系統(tǒng)仿真，首先是研究如何將由系統(tǒng)建模得到的數(shù)學模型離散化，使之成為既適合于計算機計算又有良好計算精度與數(shù)值穩(wěn)定性的仿真模型，簡單地說就是模型離散化。其次是解決如何將欲仿真控制系統(tǒng)的拓撲結(jié)構(gòu)、各種參數(shù)及初值等輸入計算機，最后進行仿真計算，輸出所需形式的仿真結(jié)果。
計算機輔助設(shè)計技術(shù)是一種包含計算機硬件、軟件與設(shè)計者的人機共存系統(tǒng)，在系統(tǒng)中設(shè)計者與計算機相互作用并共同有效地工作，以完成預(yù)想的工作。由于這部分的內(nèi)容十分豐富，類似的出版物也很多，因此本書取材時盡量避免與類似的出版物內(nèi)容重復(fù)且側(cè)重于作者多年來在教學、科研及生產(chǎn)現(xiàn)場使用過的一些方法。例如，第6章計算機輔助建立系統(tǒng)動態(tài)模型，為避免與系統(tǒng)辨識等著作重復(fù)，這部分內(nèi)容就沒有列入，而著重介紹目前國內(nèi)外在工業(yè)應(yīng)用中常用的測試方法。第7～9章的一些方法也均被作者使用過，這幾章的例子均出自實際應(yīng)用。為了給出計算機輔助控制系統(tǒng)設(shè)計一個較完整的概念，本書第10章介紹了目前國際上較通用的一些CADCS軟件，如MATLAB等的功能及特點。
本書立足于控制系統(tǒng)數(shù)字仿真及計算機輔助設(shè)計的基礎(chǔ)理論與概念，根據(jù)應(yīng)用經(jīng)驗，理淪與實際相結(jié)合，并注意到知識的完整性與系統(tǒng)性，沒有面面俱到地去羅列一些已經(jīng)廣泛見者于類似著作中的方法。
1 概論
1.1 仿真技術(shù)概述
1.1.1 仿真技術(shù)簡介
1.1.2 仿真技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展
1.2 計算機輔助設(shè)計控制系統(tǒng)的形成與發(fā)展
習題
2 連續(xù)系統(tǒng)數(shù)學模型表示方法及實現(xiàn)
2.1 連續(xù)系統(tǒng)的數(shù)學模型表示方法
2.1.1 連續(xù)時間模型
2.1.2 離散時間模型
2.1.3 連續(xù)離散混合模型
2.1.4 數(shù)學模型之間的轉(zhuǎn)換
2.2 實現(xiàn)問題
2.2.1 可控標準型
2.2.2 可觀標準型
2.2.3 對角標準型
2.2.4 若當標準型
2.2.5 傳遞函數(shù)中分子分母同階次時的處理
2.2.6 狀態(tài)初值的通用求解方法
習題
3 連續(xù)系統(tǒng)的離散化
3.1 引言
3.1.1 解析解與數(shù)值解
3.1.2 常微分方程初值問題和邊值問題
3.1.3 線性常微分方程組的穩(wěn)定性
3.1.4 病態(tài)微分方程組
3.1.5 數(shù)值解的穩(wěn)定性
3.1.6 數(shù)值計算中誤差的來源
3.2 數(shù)值分析方法
3.2.1 化導(dǎo)數(shù)為差商的方法
3.2.2 泰勒展式法
3.2.3 數(shù)值積分法
3.3 常用的數(shù)值積分方法
3.3.1 單步法
3.3.2 多步法
3.3.3 預(yù)估校正法
3.3.4 數(shù)值積分方法的選擇
3.4 離散相似法離散連續(xù)系統(tǒng)
3.4.1 連續(xù)系統(tǒng)狀態(tài)方程的離散化
3.4.2 連續(xù)系統(tǒng)傳遞函數(shù)的離散化
3.4.3 快速數(shù)字仿真算法
3.4.4 信號重構(gòu)
3.4.5 保持器的傳遞函數(shù)及其頻率特性
3.4.6 離散相似模型的校正
習題
4 連續(xù)控制系統(tǒng)的仿真
4.1 仿真模型的結(jié)構(gòu)
4.1.1 面向閉環(huán)系統(tǒng)微分方程（或傳遞函數(shù)）的數(shù)字仿真
4.1.2 面向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖的數(shù)字仿真
4.2 典型環(huán)節(jié)的離散化系統(tǒng)及其差分方程
4.2.1 三階環(huán)節(jié)
4.2.2 滯后環(huán)節(jié)
4.3 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖的數(shù)值表示方法
4.4 非線性系統(tǒng)的仿真
4.4.1 飽和、分段線性及失靈區(qū)非線性特性
4.4.2 間隙非線性特性
4.4.3 繼電及具有死區(qū)的繼電非線性特性
4.4.4 具有滯環(huán)的繼電非線性特性
4.4.5 具有死區(qū)和滯環(huán)的繼電非線性特性
4.5 關(guān)于仿真誤差及數(shù)值穩(wěn)定性問題
4.5.1 截斷誤差
4.5.2 舍入誤差
習題
5 采樣控制系統(tǒng)的數(shù)字仿真
5.1 計算機控制系統(tǒng)的仿真
5.2 數(shù)字控制器的仿真
習題
6 計算機輔助建立系統(tǒng)動態(tài)模型
6.1 用經(jīng)典時域辨識法建立對象動態(tài)數(shù)學模型
6.1.1 階躍響應(yīng)與方波響應(yīng)
6.1.2 低階傳遞函數(shù)模型的建立
6.1.3 從響應(yīng)曲線求對象的微分方程模型
6.2 用頻域法辨識系統(tǒng)模型
6.2.1 由系統(tǒng)脈沖過渡函數(shù)g（t）計算頻率特性
6.2.2 由系統(tǒng)的頻率特性擬合傳遞函數(shù)
6.3 用相關(guān)分析法辨識系統(tǒng)脈沖響應(yīng)函數(shù)
6.3.1 相關(guān)分析法的理論基礎(chǔ)
6.3.2 相關(guān)函數(shù)的實驗求取方法
6.3.3 用白噪聲測定系統(tǒng)的脈沖響應(yīng)
6.3.4 用偽隨機信號辨識脈沖響應(yīng)函數(shù)
習題
7 基于頻域的控制系統(tǒng)計算機輔助分析與設(shè)計
7.1 單變量系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析
7.1.1 勞斯判據(jù)
7.1.2 霍爾維茨穩(wěn)定判據(jù)
7.2 傳遞函數(shù)的頻率特性計算
7.2.1 因式分解形式的傳遞函數(shù)頻率特性計算
7.2.2 直接計算多項式表示的傳遞函數(shù)頻率特性
7.2.3 系統(tǒng)的穩(wěn)定裕度
7.3 基于頻域法的單變量控制系統(tǒng)計算機輔助設(shè)計
7.3.1 基于頻域法的串聯(lián)校正原理
7.3.2 校正裝置傳遞函數(shù)的計算
7.4 多變量系統(tǒng)設(shè)計的現(xiàn)代頻域方法簡介
7.4.1 概述
7.4.2 基本概念
7.4.3 現(xiàn)代頻域方法簡介
習題
8 PID控制器的計算機仿真與輔助設(shè)計
8.1 PID控制器
8.1.1 標準PID控制算法
8.1.2 標準PID控制算法的改進
8.1.3 連續(xù)系統(tǒng)PID控制器仿真及設(shè)計
8.1.4 數(shù)字PID控制器仿真及設(shè)計
8.2 PID控制器的參數(shù)自動整定
8.2.1 PID控制器的參數(shù)整定與自動整定
8.2.2 基于繼電反饋控制的PID控制器參數(shù)自動整定
8.2.3 示例
8.3 魯棒PID控制器參數(shù)整定
8.3.1 魯棒PID控制器參數(shù)整定思想
8.3.2 魯棒PID控制器參數(shù)整定算法
8.3.3 魯棒PID控制器示例
習題
9 基于時域的線性控制系統(tǒng)計算機輔助設(shè)計
9.1 狀態(tài)反饋和極點配置
9.1.1 系統(tǒng)的狀態(tài)能控性和狀態(tài)能觀性
9.1.2 狀態(tài)反饋和輸出反饋
9.1.3 單輸入系統(tǒng)的極點配置
9.1.4 多輸入系統(tǒng)的極點配置
9.2 具有線性二次型性能指標的最優(yōu)控制系統(tǒng)
9.2.1 概述
9.2.2 狀態(tài)調(diào)節(jié)器
9.2.3 最優(yōu)線性輸出調(diào)節(jié)器問題
9.2.4 具有期望衰減度的線性二次型調(diào)節(jié)器
9.3 魯棒控制器
9.3.1 概述
9.3.2 魯棒控制器的定義
9.3.3 魯棒控制器的存在條件
9.3.4 魯棒控制器的結(jié)構(gòu)
9.3.5 魯棒控制器的性質(zhì)
9.4 模型預(yù)測控制器
9.4.1 預(yù)測控制基本原理
9.4.2 預(yù)測控制算法介紹
9.4.3 參數(shù)選擇
9.4.4 多變量DMC算法
9.5 計算機輔助設(shè)計控制系統(tǒng)的工程應(yīng)用實例之
9.5.1 造紙生產(chǎn)過程簡介
9.5.2 計算機輔助建立紙機模型
9.5.3 控制系統(tǒng)計算機輔助設(shè)計
9.5.4 控制系統(tǒng)實施
9.6 計算機輔助設(shè)計控制系統(tǒng)的工程應(yīng)用實例之二
9.6.1 常壓塔控制回路工藝
9.6.2 常壓塔先進控制系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)
9.6.3 常壓塔多變量預(yù)測控制器設(shè)計
9.6.4 控制系統(tǒng)計算機輔助設(shè)計
9.6.5 控制系統(tǒng)實施
習題
10 計算機控制系統(tǒng)設(shè)計與仿真軟件
10.1 CACSD簡介
10.1.1 CACSD軟件形成的歷史背景
10.1.2 CACSD的主要內(nèi)容及特點
10.1.3 CACSD軟件國內(nèi)外發(fā)展概況
10.2 MATLAB控制系統(tǒng)設(shè)計
10.2.1 MATLAB控制功能介紹
10.2.2 基于SIMULINK的控制系統(tǒng)設(shè)計
10.2.3 MATLAB在倒擺系統(tǒng)設(shè)計中的應(yīng)用
10.2.4 MATLAB類軟件介紹
10.3 SLICOT軟件
10.3.1 SLICOT功能介紹
10.3.2 算法改進
10.3.3 性能比較
10.4 采樣控制系統(tǒng)軟件DirectSD
10.4.1 理論基礎(chǔ)
10.4.2 系統(tǒng)描述
10.4.3 最優(yōu)隨機控制
10.4.4 最優(yōu)跟蹤系統(tǒng)的設(shè)計
10.4.5 最優(yōu)穩(wěn)定系統(tǒng)設(shè)計舉例
10.5 CACSD的技術(shù)現(xiàn)狀和展望
習題
參考文獻
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