本书是作者从使用者角度出发，融合了作者三十多年的教学、研究和实际编程经验，并参考以往出版的专著和教材精心编写而成的。本书以MATLAB／Simulink语言为主要工具，在全新的框架下对控制系统建模、仿真、分析与设计进行了较全面的介绍，内容包括：MATLAB语言的编程方法及其在各类数学问题求解中的应用；各类线性系统模型的表示方法与模型转换、系统辨识问题的求解方法；控制系统的计算机辅助分析；基于Simulink的控制系统建模仿真的方法；控制系统的计算机辅助设计算法；PID控制器与最优控制器设计；工程系统的物理建模与仿真等。
本书可作为高等院校自动化专业本科生的教材或参考书，还可供研究生、科技工作者和教师参考。

第1章 控制系统仿真与计算机辅助设计概述
1.1 控制理论和控制系统概述
1.1.1 自动控制理论的历史回顾
1.1.2 控制系统分类
1.2 系统仿真与仿真语言工具概述
1.2.1 系统仿真与控制系统仿真
1.2.2 常规计算机语言的局限性
1.2.3 数学软件的发展
1.2.4 控制系统仿真与计算机辅助设计软件
1.3 本书主要结构
1.4 习题
第2章 MATLAB语言必备的基础知识
2.1 MATLAB的数据结构与语句结构
2.1.1 MATLAB语言的变量与常量
2.1.2 MATLAB的数据结构
2.1.3 MATLAB的基本语句结构
2.1.4 数据存储与读取
2.1.5 MATLAB语言的基本运算
2.2 MATLAB基本控制流程结构
2.2.1 循环结构
2.2.2 转移结构
2.2.3 开关结构
2.2.4 试探结构
2.3 MATLAB的M-函数设计
2.3.1 MATLAB语言函数的基本结构
2.3.2 可变输入输出个数的处理
2.4 MATLAB的图形可视化
2.4.1 二维图形的绘制
2.4.2 三维图形的绘制
2.4.3 图形修饰
2.5 MATLAB的应用程序界面设计入门
2.5.1 应用程序设计工具App Designer
2.5.2 应用程序设计举例
2.6 习题
第3章 科学运算问题的MATLAB求解
3.1 线性代数问题的MATLAB求解
3.1.1 矩阵的参数化分析
3.1.2 矩阵的分解
3.1.3 方程求解问题及MATLAB实现
3.2 常微分方程问题的MATLAB求解
3.2.1 一阶常微分方程组的数值解法
3.2.2 常微分方程的转换
3.2.3 线性常微分方程的解析求解
3.3 最优化问题的MATLAB求解
3.3.1 无约束最优化问题求解
3.3.2 有约束最优化问题求解
3.3.3 最优曲线拟合方法
3.4 Laplace与z变换问题求解
3.5 习题
第4章 控制系统模型与转换
4.1 连续线性系统的数学模型
4.1.1 线性系统的传递函数模型
4.1.2 线性系统的状态方程模型
4.1.3 带有内部延迟的状态方程模型
4.1.4 线性系统的零极点模型
4.1.5 多变量系统的传递函数矩阵模型
4.2 离散系统模型
4.2.1 离散传递函数模型
4.2.2 离散状态方程模型
4.3 框图描述系统的化简
4.3.1 控制系统的典型连接结构
4.3.2 纯时间延迟环节的处理
4.3.3 节点移动时的等效变换
4.3.4 复杂系统模型的简化
4.3.5 基于连接矩阵的结构图化简方法
4.4 系统模型的相互转换
4.4.1 连续模型和离散模型的相互转换
4.4.2 系统传递函数的获取
4.4.3 控制系统的状态方程实现
4.4.4 状态方程的最小实现
4.5 线性系统的模型降阶
4.5.1 Pade降阶算法与Routh降阶算法
4.5.2 时间延迟模型的Pade近似
4.5.3 带有时间延迟系统的次最优降阶算法
4.6 线性系统的模型辨识
4.6.1 由频域响应数据辨识连续模型
4.6.2 离散系统的模型辨识
4.6.3 辨识模型的阶次选择
4.6.4 离散系统辨识信号的生成
4.5.5 连续系统的模型辨识
4.6.6 多变量离散系统的辨识
4.7 习题
第5章 线性控制系统的计算机辅助分析
5.1 线性系统定性分析
5.1.1 线性系统稳定性分析
5.1.2 线性系统的线性相似变换
5.1.3 线性系统的可控性分析
5.1.4 线性系统的可观测性分析
5.1.5 Kalman规范分解
5.2 线性系统时域响应解析解法
5.2.1 基于状态方程的解析解方法
5.2.2 连续状态方程的直接积分求解方法
5.2.3 基于部分分式展开方法求解
5.2.4 二阶系统的阶跃响应及阶跃响应指标
5.3 线性系统的数字仿真分析
5.3.1 线性系统的时域响应
5.3.2 任意输入下系统的响应
5.4 根轨迹分析
5.5 线性系统频域分析
5.5.1 单变量系统的频域分析
5.5.2 利用频率特性分析系统的稳定性
5.5.3 多变量系统的频域分析
5.6 习题
第6章 Simulink在系统仿真中的应用
6.1 . Simulink建模的基础知识
6.1.1 Simulink简介
6.1.2 Simulink下常用模块简介
6.1.3 Simulink下其他工具箱的模块组
6.2 Simulink建模与仿真
6.2.1 Simulink建模方法简介
6.2.2 仿真算法与控制参数选择
6.2.3 Simulink在控制系统仿真研究中的应用举例
6.3 非线性系统分析与仿真
6.3.1 分段线性的非线性环节
6.3.2 非线性系统的极限环研究
6.3.3 非线性环节的描述函数数值求取方法
6.3.4 非线性系统的线性化
6.3.5 非线性系统的稳定性分析
6.4 子系统与模块封装技术
6.4.1 子系统概念及构成方法
6.4.2 模块封装方法
6.4.3 模块集构造
6.5 S-函数及其应用
6.5.1 S-函数的基本结构
6.5.2 用MATLAB编写S-函数举例
6.5.3 S-函数的封装
6.6 习题
第7章 控制系统计算机