本书是编者以教案为蓝本，结合教学实践编写而成的。首先讲述系统仿真技术相关定义、应用及分类、系统仿真基础知识；随后重点讲述工程领域中连续系统的建模方法，突出工程系统实时仿真的仿真原理、方法，并结合应用实例，理论联系实际，促进学生创新意识和科研实践能力的培养。

本书选题内容新颖，反映电气自动化新技术的成就和应用经验，适合专业发展的需要;理论联系实际，重点在于指导如何运用理论解决实际问题;内容深入浅出，条理清楚，语言通俗易懂，便于自学。

本书介绍了控制系统计算机仿真的基本原理和方法，主要内容包括仿真技术的基本概念及应用、控制系统的数学模型、控制系统的基本原理和分析方法、控制系统计算机仿真算法分析、控制系统数字仿真的实现、控制系统计算机仿真工具等，书中给出了大量的仿真实例。

本书内容丰富，语言通俗易懂，可操作性强。

本书可作为普通高等院校自动化及相关专业的教材，也可供从事系统控制、系统仿真的科研和工程技术人员参考。

1 绪论

 1.1 自动控制的任务及基本方式

1.1.1 自动控制的任务

1.1.2 自动控制的基本方式

 1.2 计算机仿真概述

1.2.1 系统仿真的概念和仿真过程

1.2.2 仿真技术的发展趋势

1.2.3 计算机仿真软件及仿真分类

 1.3 计算机仿真的特点及其应用

1.3.1 计算机仿真的特点

1.3.2 计算机仿真的应用

 本章小结

 习题

2 控制系统的数学模型

 2.1 数学模型概述

2.1.1 数学模型的含义

2.1.2 数学模型的分类

2.1.3 数学模型的建立方法

 2.2 几种常用的数学模型

2.2.1 微分方程

2.2.2 传递函数

2.2.3 状态空间描述

2.2.4 零极点增益模型

 2.3 数学模型的相互转换

 2.4 MATLAB常用的建立模型以及转换模型函数

2.4.1 MATLAB建立模型的函数

2.4.2 系统的组合和连接

2.4.3 模型的转换

 本章小结

 习题

3 控制系统的基本原理和分析方法

 3.1 典型输入信号及其响应

 3.2 时域分析法

3.2.1 一阶系统的时域响应

3.2.2 二阶系统的时域响应

3.2.3 控制系统的稳定性分析

3.2.4 控制系统的稳态误差分析

 3.3 频率分析法

3.3.1 频率特性的概念

3.3.2 典型环节的频率特性

3.3.3 系统开环频率特性的绘制

3.3.4 系统性能的分析和计算

 3.4 基于MATLAB的控制系统分析

3.4.1 线性系统的时域分析

3.4.2 频域分析

3.4.3 线性系统的性能分析

3.4.4 离散系统的分析

 本章小结

 习题

4 控制系统计算机仿真算法分析

 4.1 数值积分法

4.1.1 欧拉(Euler)法

4.1.2 梯形法

4.1.3 龙格库塔(RungeKutta)法

 4.2 常用求解微分方程的MATLAB命令及其算法比较

 4.3 数值积分公式的应用

 4.4 仿真精度与系统稳定性

 4.5 快速仿真算法

4.5.1 时域矩阵法

4.5.2 增广矩阵法

4.5.3 替换法

4.5.4 根匹配法

4.5.5 离散相似法

 本章小结

 习题

5 控制系统数字仿真的实现

 5.1 控制系统的结构及拓扑描述

 5.2 面向系统结构图的数字仿真

5.2.1 典型闭环控制系统数字仿真

5.2.2 复杂连接的闭环系统数字仿真

 5.3 线性系统仿真

5.3.1 线性系统的数值积分法仿真

5.3.2 线性系统的离散相似法仿真

 5.4 非线性系统仿真

5.4.1 典型非线性特性

5.4.2 非线性系统的仿真过程及应用

 5.5 采样系统仿真

5.5.1 采样控制系统的算法描述

5.5.2 计算机控制系统的数字仿真

 5.6 控制系统数字仿真实例

 本章小结

 习题

6 经典控制系统的设计方法与仿真实现

 6.1 系统校正方法与实现

6.1.1 超前校正

6.1.2 滞后校正

6.1.3 滞后超前校正

6.1.4 反馈校正

 6.2 基于仿真技术的随动系统校正课程设计

6.2.1 目的

6.2.2 实验原理及内容

6.2.3 实验仪器

6.2.4 实验过程

 本章小结

 习题

7 现代控制系统分析方法与仿真实现

 7.1 控制系统的状态空间描述

7.1.1 状态空间的基本概念

7.1.2 线性定常连续系统状态空间表达式的建立

 7.2 线性定常系统的能控性和能观性

7.2.1 能控性问题

7.2.2 能观性问题

7.2.3 能控标准型和能观标准型

 7.3 线性定常系统的极点配置

7.3.1 状态反馈与极点配置

7.3.2 输出反馈与极点配置

 7.4 李雅普诺夫稳定性分析

 7.5 应用MATLAB进行状态方程分析求解

 本章小结

 习题

8 控制系统计算机仿真工具

 8.1 引言

 8.2 MATLAB的安装及使用

8.2.1 MATLAB的安装

8.2.2 MATLAB的基本用法

 8.3 MATLAB中的图形

8.3.1 二维作图

8.3.2 多重线

8.3.3 子图

 8.4 MATLAB编程

8.4.1 M文件

8.4.2 命令文件

8.4.3 函数文件

8.4.4 解代数方程和常微分方程

 8.5 SIMULINK仿真

8.5.1 SIMULINK的基本操作

8.5.2 系统仿真及参数设置

8.5.3 SIMULINK仿真分析

 本章小结

 习题

9 控制系统模拟仿真演示系统设计与实现

 9.1 目的

 9.2 设计的主要内容

 9.3 设计步骤

 本章小结

 控制系统计算机仿真实验

一、主要实验仪器设备

二、实验基本要求

 实验1 MATLAB使用方法和程序设计

一、实验目的

二、实验内容

三、实验要求

 实验2 状态空间控制模型系统仿真及状态方程求解

一、实验目的

二、实验内容

三、实验要求

 实验3 典型二阶系统的模拟响应

一、实验目的

二、实验内容

三、实验要求

 实验4 SIMULINK仿真

一、实验目的

二、实验内容

三、实验要求

 大实验

部分习题参考答案

参考文献