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第1章 控制系统仿真概述1

1.1 系统模型与仿真的概念1

1.1.1 系统模型1

1.1.2 系统仿真2

1.2 控制系统仿真的类型及实现4

1.2.1 控制系统仿真分类4

1.2.2 控制系统仿真的实现5

1.3 系统仿真的应用与发展5

1.3.1 系统仿真的应用5

1.3.2 系统仿真的发展现状6

1.3.3 系统仿真技术的发展趋势6

习题17

第2章 MATLAB语言基础8

2.1 MATLAB开发环境8

2.1.1 安装与启动8

2.1.2 组成与界面9

2.1.3 MATLAB的常用命令15

2.1.4 两个简单实例18

2.2 MATLAB数值计算20

2.2.1 数据类型20

2.2.2 矩阵运算21

2.2.3 数组运算24

2.2.4 常用的基本数学函数28

2.2.5 符号运算29

2.3 MATLAB绘图35

2.3.1 图形窗口与坐标系35

2.3.2 二维绘图37

2.3.3 三维绘图41

2.3.4 图形输出44

2.4 MATLAB程序设计45

2.4.1 M文件45

2.4.2 程序控制结构48

习题253

第3章 Simulink仿真54

3.1 Simulink应用环境54

3.1.1 Simulink简介54

3.1.2 Simulink工具箱的运行55

3.1.3 常用模块介绍55

3.2 Simulink功能模块操作58

3.2.1 模块基本操作58

3.2.2 模块的连接59

3.2.3 模块参数设定61

3.3 模型仿真设置62

3.3.1 概述62

3.3.2 设置解法器（Solver）选项卡参数63

3.3.3 设置数据输入／输出（Data Import/Export）选项卡参数63

3.3.4 仿真结果图形输出处理65

3.4 Simulink仿真简明实例66

3.4.1 新模型创建66

3.4.2 模型模块的添加66

3.4.3 模型模块的移动67

3.4.4 模块参数设置67

3.4.5 模型模块的连接67

3.4.6 保存模型68

3.4.7 模型仿真68

3.5 子系统建模技术69

3.5.1 子系统的建模方法69

3.5.2 子系统的建模操作步骤69

3.5.3 子系统的建模实例70

3.5.4 Simulink子系统的封装技术72

习题373

第4章 控制系统数学模型74

4.1 控制系统微分方程74

4.1.1 微分方程74

4.1.2 微分方程建立实例75

4.2 控制系统传递函数76

4.2.1 传递函数的基本概念76

4.2.2 传递函数的MATLAB描述形式77

4.2.3 典型环节数学模型84

4.3 状态空间描述88

4.3.1 状态空间函数模型简述88

4.3.2 状态空间函数的MATLAB相关函数88

4.3.3 建立状态空间函数模型实例89

4.4 模型的转换90

4.4.1 模型转换关系90

4.4.2 模型转换函数90

4.4.3 模型转换实例91

4.5 模型的连接95

4.5.1 串联方式95

4.5.2 并联方式96

4.5.3 反馈连接97

4.5.4 模型连接综合实例99

习题499

第5章 控制系统仿真分析101

5.1 自动控制系统概述101

5.1.1 自动控制系统的组成101

5.1.2 自动控制系统的控制方式102

5.1.3 控制系统的基本要求104

5.2 时域分析104

5.2.1 时域分析的一般方法104

5.2.2 稳定性分析109

5.2.3 常用时域分析函数111

5.2.4 应用实例114

5.3 根轨迹分析127

5.3.1 根轨迹分析的一般方法127

5.3.2 常用分析函数129

5.3.3 应用实例132

5.4 频域分析法139

5.4.1 频域分析的一般方法139

5.4.2 基于频域分析法的系统性能分析146

5.4.3 常用分析函数148

5.4.4 频域分析的实例157

习题5168

第6章 控制系统校正170

6.1 控制系统设计指标170

6.1.1 控制系统的性能指标170

6.1.2 控制系统的时域性能指标170

6.1.3 控制系统的频域性能指标171

6.2 控制系统校正方法172

6.2.1 串联校正172

6.2.2 反馈校正173

6.3 基于根轨迹的校正173

6.3.1 根轨迹法串联超前校正174

6.3.2 根轨迹法串联滞后校正177

6.3.3 根轨迹法串联滞后-超前校正181

6.4 基于频域分析法的系统校正182

6.4.1 基于频域分析法的串联超前校正182

6.4.2 基于频域分析法的串联滞后校正186

6.4.3 基于频域分析法的串联滞后-超前校正190

习题6194

第7章 控制系统工具箱195

7.1 线性时不变系统浏览器（LTI Viewer）195

7.1.1 LTI浏览器的启动195

7.1.2 不同响应曲线绘制197

7.1.3 响应曲线绘制布局改变198

7.1.4 系统时域与频域性能分析199

7.1.5 图形界面的参数设置199

7.1.6 系统分析实例200

7.2 单输入单输出系统设计工具（SISOD）esign Tool）201

7.2.1 SISO设计器的启动201

7.2.2 系统模型输入201

7.2.3 系统模型设计与验证204

7.2.4 设计实例206

习题7211

第8章 自动控制仿真实验212

8.1 实验1 MATLAB基本操作212

8.2 实验2符号运算与矩阵运算216

8.3 实验3 MATLAB程序设计基础222

8.4 实验4 Simulink仿真的环境与使用225

8.5 实验5 MATLAB模型建立与传递函数输入230

8.6 实验6 MATLAB模型转换与连接233

8.7 实验7时域响应基本分析237

8.8 实验8时域响应性能指标分析及LTI Viewer使用241

8.9 实验9线性系统时域稳定性分析246

8.10 实验10线性系统时域响应稳态误差分析249

8.11 实验11根轨迹基本分析251

8.12 实验12根轨迹分析系统性能254

8.13 实验13频率响应基本分析258

8.14 实验14线性系统频率响应性能分析263

8.15 实验15基于Sisotool工具的系统校正268

8.16 实验16综合实验271

8.17 实验17 自动控制原理仿真实验室275

第9章 自控系统仿真实验室设计278

9.1 图形用户界面（GUI）简介278

9.2 仿真实验设计介绍280

9.2.1 自动控制原理实验方法280

9.2.2 仿真实验总体结构设计280

9.2.3 仿真实验的实现280

9.3 仿真实验界面的建立281

9.3.1 引入通道的建立281

9.3.2 操作通道的建立284

9.3.3 实验界面制作的总结288

9.4 实验的实现288

9.4.1 二阶系统模型建立288

9.4.2 二阶系统阶跃响应曲线289

9.4.3 课本实验的演示289

9.5 实验平台设计总结291

习题9292

参考文献293