本書為普通高等教育"十一五”國家級規(guī)劃教材。全書全面論述控制系統(tǒng)計算機仿真的基本概念和原理，系統(tǒng)介紹了當(dāng)前國際控制界*為流行的面向工程與科學(xué)計算的高級語言MATLAB及其動態(tài)仿真集成環(huán)境Simulink，并以**版MATLAB/Simulink為平臺，詳細(xì)闡述控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型及其轉(zhuǎn)換、連續(xù)系統(tǒng)和離散系統(tǒng)的仿真方法、控制系統(tǒng)的計算機輔助分析與設(shè)計；*后特別介紹基于圖形界面的MATLAB工具箱的線性和非線性控制系統(tǒng)設(shè)計方法。本書取材先進實用，講解深入淺出，各章均有大量的例題，并提供了相應(yīng)的仿真程序，便于讀者掌握和鞏固所學(xué)知識。
本書自2003年9月初版和2008年1月及2012年2月的兩次再版以來，深得廣大讀者的關(guān)心和支持，被國內(nèi)多所高等學(xué)校選做教材，先后重印14次，累計印數(shù)46000冊。再版教材被評為自動化專業(yè)精品教材和優(yōu)秀暢銷書，并先后入選普通高等教育“十一五”和“十二五”國家級教材規(guī)劃。
這次修訂在保持前三版內(nèi)容系統(tǒng)、實用、易讀的特點，以及框架結(jié)構(gòu)基本不變的基礎(chǔ)上，充分考慮能適應(yīng)新形勢下計算機仿真技術(shù)類課程教學(xué)和適用于不同層次院校的選學(xué)需要，體現(xiàn)寬口徑專業(yè)教育思想，反映先進的技術(shù)水平，強調(diào)教學(xué)實踐的重要性，有利于學(xué)生自主學(xué)習(xí)和動手實踐能力的培養(yǎng)，適應(yīng)卓越工程師人才培養(yǎng)的要求。同時也符合自動化專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)、反映自動化專業(yè)教育改革方向、滿足自動化專業(yè)教學(xué)需要和滿足多學(xué)科交叉背景學(xué)生的教學(xué)需求。
本書在敘述MATLAB通用功能時，對內(nèi)容是精心挑選的，但在書后的索引中羅列了通用功能的幾乎全部指令，以備讀者查閱需要。面對MATLAB 6.x/7.x/8.x部分功能的較大變化，本書第4版撰寫了MATLAB 6.x、MATLAB 7.x和MATLAB 8.x三個不同經(jīng)典版本的內(nèi)容，以滿足不同讀者的需求。因為隨著MATLAB的迅速變化，盡管目前最新版本MATLAB 8.6與版本MATLAB 7.5（R2007b）相比，其內(nèi)容急劇擴充，但就其本教材所涉及的內(nèi)容而言，它們并無本質(zhì)性變化。另外，最新版本安裝程序大，且運行速度慢，尤其是啟動初始化時特慢。而MATLAB6.5占用空間小，啟動速度快，運行時間短，且功能已滿足一般使用者和教學(xué)大綱的要求，故它仍為當(dāng)前較為流行的教學(xué)版本。
本書修訂后從內(nèi)容上來說：涉及面更廣，幾乎包括了計算機仿真、控制系統(tǒng)計算機輔助分析與設(shè)計、MATLAB和Simulink的所有基本內(nèi)容和使用方法。對于涉及本課程內(nèi)容的MATLAB較大變化，本書都分別按其版本進行了介紹。各部分內(nèi)容力求精而簡，且各章均配有適當(dāng)?shù)睦}和習(xí)題，并提供了相應(yīng)的用MATLAB編寫的仿真程序。
本教材適用學(xué)時數(shù)為32~64（2~4學(xué)分），各章節(jié)編排具有相對的獨立性，使教師與學(xué)生便于取舍，便于不同層次院校的不同專業(yè)選用，以適應(yīng)不同教學(xué)學(xué)時的需要。教材內(nèi)容完善、新穎、有利于學(xué)生能力的培養(yǎng)。
本書由李國勇主編，程永強副主編。全書共包括11章和2個附錄，其中第0章由程永強編寫；第1章由李骉編寫；第2章由續(xù)欣瑩編寫；第3章由李曄編寫；第4章由郭紅戈編寫；第5章由閻高偉編寫；第6章由楊麗娟編寫；第7章由楊麥倉編寫；第8章由王婷編寫；第9章由李國勇編寫；第10章由陳譯華編寫；附錄A由魏峰編寫；附錄B由鄭晉平編寫。全書由李國勇教授整理定稿。李虹教授主審了全書，提出了許多寶貴的意見和建議，在此深表謝意。
本書可作為高等院校自動化和控制類各專業(yè)本科生和研究生教材。鑒于本書的通用性和實用性教強，故也可作為從事自動控制及相關(guān)專業(yè)的教學(xué)、研究、設(shè)計人員和工程技術(shù)人員的參考用書。
由于作者水平有限，書中仍難免有遺漏與不當(dāng)之處，故懇請有關(guān)專家、同行和廣大讀者批評指正。
李國勇，工學(xué)博士，山西省教學(xué)名師，太原理工大學(xué)教授，研究生導(dǎo)師。主編出版高等學(xué)校規(guī)劃教材和專著等23部，《現(xiàn)代控制理論》2009年被評為***精品教材。其中《自動控制理論》2009年被評為山西省精品課程，2010年被評為山西省精品資源共享課。帶領(lǐng)教學(xué)團隊2010年獲山西省教學(xué)成果一等獎。
第0章緒論
0.1仿真技術(shù)簡介
0.2計算機仿真技術(shù)的發(fā)展概況
0.3計算機仿真技術(shù)的應(yīng)用
0.4控制系統(tǒng)計算機輔助設(shè)計的主要
內(nèi)容及其應(yīng)用
0.5基于MATLAB的控制系統(tǒng)仿真的
現(xiàn)狀
習(xí)題
第1章仿真軟件――MATLAB
1.1MATLAB的功能特點
1.2MATLAB的基本操作
1.2.1語言結(jié)構(gòu)
1.2.2磁盤文件
1.2.3庫函數(shù)和數(shù)值顯示格式
1.2.4基本輸入輸出函數(shù)
1.2.5外部程序調(diào)用
1.3MATLAB的控制語句
1.3.1循環(huán)語句
1.3.2程序流控制語句
1.3.3條件轉(zhuǎn)移語句
1.4MATLAB的繪圖功能
1.4.1二維圖形
1.4.2三維圖形
1.4.3圖像處理
1.5MATLAB的數(shù)值運算
1.5.1矩陣運算
1.5.2向量運算
1.5.3關(guān)系和邏輯運算
1.5.4多項式運算
1.5.5數(shù)據(jù)處理
1.5.6數(shù)據(jù)分析
1.5.7函數(shù)極值
1.5.8代數(shù)方程求解
1.5.9微分方程求解
1.5.10函數(shù)積分
1.6MATLAB的符號運算
1.6.1符號表達式的生成
1.6.2符號表達式的基本運算
1.6.3符號表達式的微積分
1.6.4符號表達式的變換
1.6.5符號表達式的求解
1.7MATLAB的文件I/O
1.7.1處理二進制文件
1.7.2處理文本文件
1.8MATLAB的圖形界面
1.8.1啟動GUI Builder
1.8.2對象設(shè)計編輯器
1.9MATLAB編譯器
1.9.1創(chuàng)建MEX文件
1.9.2創(chuàng)建EXE文件
本章小結(jié)
習(xí)題
第2章控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型及其轉(zhuǎn)換
2.1線性系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的基本描述
方法
2.2系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型間的相互轉(zhuǎn)換
2.3系統(tǒng)模型的連接
2.4典型系統(tǒng)的生成
2.5系統(tǒng)的離散化和連續(xù)化
2.6系統(tǒng)的特性值
本章小結(jié)
習(xí)題
第3章連續(xù)系統(tǒng)的數(shù)字仿真
3.1數(shù)值積分法
3.2面向系統(tǒng)傳遞函數(shù)的仿真
3.3面向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖的仿真
3.4連續(xù)系統(tǒng)的快速仿真
本章小結(jié)
習(xí)題
第4章連續(xù)系統(tǒng)按環(huán)節(jié)離散化的數(shù)字
仿真
4.1連續(xù)系統(tǒng)的離散化
4.2典型環(huán)節(jié)的離散系數(shù)及其差分
方程
4.3非線性系統(tǒng)的數(shù)字仿真方法
4.4連續(xù)系統(tǒng)按環(huán)節(jié)離散化的數(shù)字
仿真程序
本章小結(jié)
習(xí)題
第5章采樣控制系統(tǒng)的數(shù)字仿真
5.1采樣控制系統(tǒng)
5.2模擬調(diào)節(jié)器的數(shù)字化仿真方法
5.3采樣控制系統(tǒng)的數(shù)字仿真程序
5.4關(guān)于純滯后環(huán)節(jié)的數(shù)字仿真
本章小結(jié)
習(xí)題
第6章動態(tài)仿真集成環(huán)境――Simulink
6.1Simulink簡介
6.1.1Simulink的啟動
6.1.2Simulink庫瀏覽窗口的功能菜單
6.1.3仿真模塊集
6.2模型的構(gòu)造
6.2.1模型編輯窗口
6.2.2對象的選定
6.2.3模塊的操作
6.2.4模塊間的連線
6.2.5模型的保存
6.2.6模塊名字的處理
6.2.7模塊內(nèi)部參數(shù)的修改
6.2.8模塊的標(biāo)量擴展
6.3連續(xù)系統(tǒng)的數(shù)字仿真
6.3.1利用Simulink菜單命令進行仿真
6.3.2利用MATLAB的指令操作方式
進行仿真
6.3.3模塊參數(shù)的動態(tài)交換
6.3.4Simulink調(diào)試器
6.4離散系統(tǒng)的數(shù)字仿真
6.5仿真系統(tǒng)的線性化模型
6.6創(chuàng)建子系統(tǒng)
6.7封裝編輯器
6.7.1參數(shù)(Parameters)頁面
6.7.2圖標(biāo)(Icon)頁面
6.7.3初始化(Initialization)頁面
6.7.4描述(Documentation)頁面
6.7.5功能按鈕
6.8條件子系統(tǒng)
本章小結(jié)
習(xí)題
第7章控制系統(tǒng)的計算機輔助分析
7.1控制系統(tǒng)的時域分析
7.1.1控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性
7.1.2控制系統(tǒng)的時域響應(yīng)
7.1.3控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差
7.2根軌跡分析
7.2.1根軌跡的繪制
7.2.2根軌跡的分析
7.3控制系統(tǒng)的頻域分析
7.3.1連續(xù)控制系統(tǒng)的頻域分析
7.3.2離散控制系統(tǒng)的頻域分析
7.3.3時間延遲系統(tǒng)的頻域分析
7.3.4基于頻率特性的系統(tǒng)辨識
7.4系統(tǒng)的能控性和能觀測性分析
7.4.1系統(tǒng)的能控性和能觀測性
7.4.2將系統(tǒng)按能控性和不能控性進行
分解
7.4.3將系統(tǒng)按能觀測性和不能觀測性
進行分解
7.5系統(tǒng)模型的降階
7.5.1平衡實現(xiàn)
7.5.2模型降階
本章小結(jié)
習(xí)題
第8章控制系統(tǒng)的計算機輔助設(shè)計
8.1頻率法的串聯(lián)校正
8.1.1基于頻率響應(yīng)法的串聯(lián)超前校正
8.1.2基于頻率響應(yīng)法的串聯(lián)滯后校正
8.1.3基于頻率響應(yīng)法的串聯(lián)滯后-超前
校正
8.2根軌跡法的串聯(lián)校正
8.2.1基于根軌跡法的串聯(lián)超前校正
8.2.2基于根軌跡法的串聯(lián)滯后校正
8.2.3基于根軌跡法的串聯(lián)滯后-超前
校正
8.3狀態(tài)反饋和狀態(tài)觀測器的設(shè)計
8.3.1狀態(tài)反饋
8.3.2狀態(tài)觀測器
8.3.3帶狀態(tài)觀測器的狀態(tài)反饋系統(tǒng)
8.3.4離散系統(tǒng)的極點配置和狀態(tài)
觀測器
8.3.5系統(tǒng)解耦
8.3.6系統(tǒng)估計器
8.3.7系統(tǒng)控制器
8.4最優(yōu)控制系統(tǒng)設(shè)計
8.4.1狀態(tài)反饋的線性二次型最優(yōu)控制
8.4.2輸出反饋的線性二次型最優(yōu)控制
本章小結(jié)
習(xí)題
第9章基于MATLAB工具箱的控制
系統(tǒng)分析與設(shè)計
9.1控制系統(tǒng)工具箱簡介
9.2線性時不變系統(tǒng)的對象模型
9.2.1LTI對象
9.2.2模型建立及模型轉(zhuǎn)換函數(shù)
9.2.3LTI對象屬性的存取和設(shè)置
9.3線性時不變系統(tǒng)瀏覽器――LTI
Viewer
9.4單輸入單輸出系統(tǒng)設(shè)計工具――SISO
Design Tool
9.4.1MATLAB 6.x的SISO Design Tool
9.4.2MATLAB 7.x/8.x的SISO Design
Tool
9.5非線性控制系統(tǒng)設(shè)計
9.5.1NCD Blockset模塊及其應(yīng)用
9.5.2Signal Constraint模塊及其應(yīng)用
9.5.3Check Step Response Characteristics
模塊及其應(yīng)用
9.5.4其他非線性控制系統(tǒng)的設(shè)計
問題
本章小結(jié)
習(xí)題
第10章Simulink的擴展工具――
S.函數(shù)
10.1S.函數(shù)簡介
10.2S.函數(shù)的建立
10.2.1用M文件創(chuàng)建S.函數(shù)
10.2.2用C語言創(chuàng)建S.函數(shù)
10.3S.函數(shù)編譯器
10.4S.函數(shù)包裝程序
本章小結(jié)
習(xí)題
附錄AMATLAB函數(shù)一覽表
附錄BMATLAB函數(shù)分類索引
參考文獻
新書資訊