计算机仿真技术与CAD（第4版）

　　本书为普通高等教育"十一五”国家级规划教材。全书全面论述控制系统计算机仿真的基本概念和原理，系统介绍了当前国际控制界最为流行的面向工程与科学计算的高级语言MATLAB及其动态仿真集成环境Simulink，并以最新版MATLAB/Simulink为平台，详细阐述控制系统的数学模型及其转换、连续系统和离散系统的仿真方法、控制系统的计算机辅助分析与设计；最后特别介绍基于图形界面的MATLAB工具箱的线性和非线性控制系统设计方法。本书取材先进实用，讲解深入浅出，各章均有大量的例题，并提供了相应的仿真程序，便于读者掌握和巩固所学知识。

　　李国勇，工学博士，山西省教学名师，太原理工大学教授，研究生导师。主编出版高等学校规划教材和专著等23部，其中6部入选普通高等教育“十一五”或“十二五”国家级规划教材，《现代控制理论》2009年被评为国家级精品教材。其中《自动控制理论》2009年被评为山西省精品课程，2010年被评为山西省精品资源共享课。带领教学团队2010年获山西省教学成果一等奖。E-mail： TYGDLGY@163.com

第0章绪论01仿真技术简介02计算机仿真技术的发展概况03计算机仿真技术的应用04控制系统计算机辅助设计的主要内容及其应用05基于MATLAB的控制系统仿真的现状习题第1章仿真软件——MATLAB11MATLAB的功能特点12MATLAB的基本操作121语言结构122磁盘文件123库函数和数值显示格式124基本输入输出函数125外部程序调用13MATLAB的控制语句131循环语句 132程序流控制语句133条件转移语句14MATLAB的绘图功能141二维图形142三维图形143图像处理15MATLAB的数值运算151矩阵运算152向量运算153关系和逻辑运算154多项式运算155数据处理156数据分析157函数极值158代数方程求解159微分方程求解1510函数积分16MATLAB的符号运算161符号表达式的生成162符号表达式的基本运算163符号表达式的微积分164符号表达式的变换165符号表达式的求解17MATLAB的文件I/O171处理二进制文件172处理文本文件18MATLAB的图形界面181启动GUI Builder182对象设计编辑器19MATLAB编译器191创建MEX文件192创建EXE文件本章小结习题第2章控制系统的数学模型及其转换21线性系统数学模型的基本描述方法22系统数学模型间的相互转换23系统模型的连接24典型系统的生成25系统的离散化和连续化26系统的特性值本章小结习题第3章连续系统的数字仿真31数值积分法32面向系统传递函数的仿真33面向系统结构图的仿真34连续系统的快速仿真本章小结习题第4章连续系统按环节离散化的数字仿真41连续系统的离散化42典型环节的离散系数及其差分方程43非线性系统的数字仿真方法44连续系统按环节离散化的数字仿真程序本章小结习题第5章采样控制系统的数字仿真51采样控制系统52模拟调节器的数字化仿真方法53采样控制系统的数字仿真程序54关于纯滞后环节的数字仿真本章小结习题第6章动态仿真集成环境——Simulink61Simulink简介611Simulink的启动612Simulink库浏览窗口的功能菜单613仿真模块集62模型的构造621模型编辑窗口622对象的选定623模块的操作624模块间的连线625模型的保存626模块名字的处理627模块内部参数的修改628模块的标量扩展63连续系统的数字仿真631利用Simulink菜单命令进行仿真632利用MATLAB的指令操作方式进行仿真633模块参数的动态交换634Simulink调试器64离散系统的数字仿真65仿真系统的线性化模型66创建子系统67封装编辑器671参数(Parameters)页面672图标(Icon)页面673初始化(Initialization)页面674描述(Documentation)页面675功能按钮68条件子系统本章小结习题第7章控制系统的计算机辅助分析71控制系统的时域分析711控制系统的稳定性712控制系统的时域响应713控制系统的稳态误差72根轨迹分析721根轨迹的绘制722根轨迹的分析73控制系统的频域分析731连续控制系统的频域分析732离散控制系统的频域分析733时间延迟系统的频域分析734基于频率特性的系统辨识74系统的能控性和能观测性分析741系统的能控性和能观测性742将系统按能控性和不能控性进行分解743将系统按能观测性和不能观测性进行分解75系统模型的降阶751平衡实现752模型降阶本章小结习题第8章控制系统的计算机辅助设计81频率法的串联校正811基于频率响应法的串联超前校正812基于频率响应法的串联滞后校正813基于频率响应法的串联滞后-超前校正82根轨迹法的串联校正821基于根轨迹法的串联超前校正822基于根轨迹法的串联滞后校正823基于根轨迹法的串联滞后-超前校正83状态反馈和状态观测器的设计831状态反馈832状态观测器833带状态观测器的状态反馈系统834离散系统的极点配置和状态观测器835系统解耦836系统估计器837系统控制器84最优控制系统设计841状态反馈的线性二次型最优控制842输出反馈的线性二次型最优控制本章小结习题第9章基于MATLAB工具箱的控制系统分析与设计91控制系统工具箱简介92线性时不变系统的对象模型921LTI对象922模型建立及模型转换函数923LTI对象属性的存取和设置93线性时不变系统浏览器——LTIViewer94单输入单输出系统设计工具——SISODesign Tool941MATLAB 6x的SISO Design Tool942MATLAB 7x/8x的SISO DesignTool95非线性控制系统设计951NCD Blockset模块及其应用952Signal Constraint模块及其应用953Check Step Response Characteristics模块及其应用954其他非线性控制系统的设计问题本章小结习题第10章Simulink的扩展工具——S函数101S函数简介102S函数的建立1021用M文件创建S函数 1022用C语言创建S函数103S函数编译器104S函数包装程序本章小结习题附录AMATLAB函数一览表附录BMATLAB函数分类索引参考文献