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第1章 MATLAB仿真简介 1

1.1 MATLAB软件及其自动控制原理仿真 1

1.2 基于MATLAB的编程 2

1.2.1 基于MATLAB的语言编程 2

1.2.2 基于MATLAB的Simulink模块编程 9

第2章 线性连续系统模型的生成、转换与简化 12

2.1 连续系统模型的生成 12

2.1.1 生成模型的常用函数命令 12

2.1.2 有理多项式分式传递函数模型的建立 12

2.1.3 零极点传递函数模型的建立 15

2.1.4 二阶系统模型 16

2.1.5 其他模型的生成 18

2.2 系统模型的转换 19

2.2.1 常用模型转换的函数命令 19

2.2.2 多项式传递函数模型与零极点增益模型之间的转换 20

2.3 模型的变换与简化 21

2.3.1 简单模型结构的变换与简化 21

2.3.2 复杂模型结构的变换与简化 33

2.4 习题与实验 38

2.4.1 习题 38

2.4.2 实验 41

第3章 线性系统的时域分析 44

3.1 时域分析的拉普拉斯变换法 44

3.1.1 连续时间函数的拉普拉斯变换 44

3.1.2 时域函数的拉氏反变换法 46

3.1.3 时域函数的部分分式展开法 48

3.2 时域分析的函数命令 54

3.3 习题与实验 60

3.3.1 习题 60

3.3.2 实验 63

第4章 线性系统的根轨迹分析 65

4.1 根轨迹分析的基本思想 65

4.2 根轨迹分析的函数命令 66

4.3 根轨迹分析法 69

4.4 增加零、极点对系统性能的影响 73

4.4.1 增加零点的影响 73

4.4.2 增加极点的影响 74

4.5 根轨迹法设计系统 75

4.6 由开环根轨迹判断闭环系统的稳定性 77

4.7 习题与实验 79

4.7.1 习题 79

4.7.2 实验 80

第5章 频率特性分析 81

5.1 频域分析的函数命令 81

5.2 频率特性绘制 82

5.2.1 Nyquist曲线和Bode图 82

5.2.2 闭环频率特性的Nichols（尼科尔斯）图 87

5.3 频率特性分析 90

5.3.1 稳定性分析 90

5.3.2 系统性能指标的估算 97

5.3.3 系统的频域设计 101

5.4 习题与实验 105

5.4.1 习题 105

5.4.2 实验 107

第6章 线性系统的校正 108

6.1 线性系统校正概述 108

6.2 串联校正 109

6.2.1 串联超前校正 109

6.2.2 串联滞后校正 112

6.2.3 串联滞后-超前校正 114

6.3 并联校正 116

6.3.1 并联校正的一般方法 117

6.3.2 综合法反馈校正 118

6.4 前馈校正 120

6.5 复合校正 122

6.6 线性连续系统的PID校正 123

6.6.1 PID校正的一般结构及其物理实现 124

6.6.2 PID控制器的作用 125

6.6.3 PID控制器的工程最优设计 128

6.6.4 PID参数整定方法 134

6.7 习题与实验 138

6.7.1 习题 138

6.7.2 实验 141

第7章 离散系统分析与设计 144

7.1 离散系统建模 144

7.1.1 离散系统的模型表示 144

7.1.2 离散系统传递函数模型的建立 145

7.2 离散系统模型的转换 146

7.2.1 利用专用函数命令转换 146

7.2.2 利用Z变换实现离散序列模型转换 147

7.3 离散系统分析 150

7.3.1 离散系统响应 151

7.3.2 离散系统稳定性判断 154

7.3.3 采样周期与开环增益对稳定性的影响 156

7.3.4 采样器和采样保持器对动态性能的影响 157

7.4 离散系统设计 159

7.4.1 离散系统的一般设计方法 159

7.4.2 离散系统的PID设计方法 160

7.4.3 数字控制器的实现 161

7.5 习题与实验 164

7.5.1 习题 164

7.5.2 实验 166

第8章 线性系统状态空间分析 168

8.1 状态空间模型的建立与转换 169

8.1.1 状态空间模型的生成 169

8.1.2 状态空间模型的转换与化简 175

8.2 状态模型的可控性、可观性及规范性 181

8.3 状态模型的连接 185

8.4 状态空间系统的动态分析 186

8.4.1 状态空间系统的时域分析 187

8.4.2 状态空间系统的频域分析 195

8.5 状态空间系统设计 197

8.5.1 状态反馈与极点配置设计 197

8.5.2 输出反馈与极点配置设计 202

8.5.3 状态观测器设计 203

8.5.4 降维状态观测器及状态反馈设计 206

8.6 线性二次型最优控制器设计 209

8.7 状态空间系统的稳定性分析 212

8.8 习题与实验 215

8.8.1 习题 215

8.8.2 实验 217

第9章 基于Simulink的系统建模与仿真分析 222

9.1 Simulink的基本操作 222

9.1.1 Simulink的启动及模块库的打开 222

9.1.2 Simulink模型编辑窗口的启动 223

9.1.3 Simulink仿真模型的编辑与保存 224

9.1.4 系统仿真运行 226

9.2 Simulink模块库及其分类 227

9.2.1 输入模块 227

9.2.2 输出模块 229

9.2.3 功能运算模块 231

9.3 基于Simulink的时域特性分析 235

9.3.1 一阶系统的时间响应 235

9.3.2 二阶系统的时间响应 240

9.3.3 高阶系统的时间响应 244

9.3.4 稳定性与稳态误差 247

9.3.5 Simulink在时域分析中的综合应用 249

9.4 PID控制器设计 256

9.4.1 比例（P）控制 257

9.4.2 比例积分（PI）控制 257

9.4.3 比例微分（PD）控制 258

9.4.4 比例积分微分（PID）控制 258

9.4.5 PID控制器参数的整定 261

9.5 离散系统的Simulink建模与分析 265

9.5.1 离散系统的Simulink建模方法 265

9.5.2 离散系统的Simulink分析 268

9.6 状态空间的Simulink建模与分析 269

9.6.1 状态空间的Simulink建模方法 269

9.6.2 状态空间的Simulink分析 272

9.7 习题与实验 275

9.7.1 习题 275

9.7.2 实验 276

参考文献 279