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本書為普通高等教育“十一五”和“十二五”國家級規劃教材。本書全面論述控制系統計算機仿真的基本概念和原理，系統介紹當前國際控制界最為流行的面向工程與科學計算的高級語言MATLAB及其動態仿真集成環境Simulink，并以MATLAB/Simulink為平臺，詳細闡述控制系統的數學模型及其轉換、連續系統和離散系統的仿真方法、控制系統的計算機輔助分析與設計；特別介紹基于圖形界面的MATLAB工具箱的線性和非線性控制系統設計方法。本書取材先進實用，講解深入淺出，各章均有大量的例題，并提供了相應的仿真程序，便于讀者掌握和鞏固所學知識。本書可作為高等院校自動化及其他控制類各專業本科生和研究生教材，也可作為自動控制及相關專業技術人員的參考用書。

李國勇 男，山西聞喜，1963年生，工學博士，山西省教學名師，太原理工大學教授。主編出版高等學校規劃教材和專著等30部，其中7部入選普通高等教育“十一五”或“十二五”國家級規劃教材，2部獲全國電子信息類優秀教材，2部入選全國高校電氣類專業精品教材，且《現代控制理論》被評為國家級精品教材。主講《自動控制理論》 、 《計算機仿真技術》 、 《過程控制系統》 、 《最優控制理論》和《智能控制及其MATLAB實現》等課程，其中《自動控制理論》2009年被評為山西省精品課程，2013年被評為山西省精品資源共享課，2020年被認定為山西省精品共享課程；《計算機仿真技術》2019年被認定為山西省精品共享課程；《過程控制系統》2021年被認定為山西省精品共享課程。作為負責人獲山西省教學成果特等獎2次、一等獎2次。

目錄第0章緒論
01仿真技術簡介
02計算機仿真技術的發展概況
03計算機仿真技術的應用
04控制系統計算機輔助設計的
主要內容及其應用
05基于MATLAB的控制系統
仿真的現狀
習題
第1章仿真軟件——MATLAB
11MATLAB的功能特點
111語言簡介
112操作界面
12MATLAB的基本操作
121語言結構
122窗口命令的執行及回調
123窗口變量的處理
124窗口命令的屬性
125數值結果顯示格式
126基本輸入輸出函數
127外部程序調用
13MATLAB的程序設計
131磁盤文件
132控制語句
14MATLAB的圖形處理
141二維圖形
142三維圖形
143四維圖形
144圖像與動畫
15MATLAB的數值運算
151矩陣運算
152向量運算
153關系和邏輯運算
154多項式運算
16MATLAB的符號運算
161符號表達式的生成
162符號表達式的基本運算
163符號表達式的微積分
164符號表達式的積分變換
165符號表達式的求解
17MATLAB的矩陣處理
171矩陣行列式
172矩陣的特殊值
173矩陣的三角分解
174矩陣的奇異值分解
175矩陣的范數
176矩陣的特征值與特征向量
177矩陣的特征多項式、特征方程和
特征根
18MATLAB的數據處理
181數據插值
182曲線擬合
183數據分析
19MATLAB的方程求解
191代數方程求解
192微分方程求解
110MATLAB的函數運算
1101函數極值
1102函數積分
111MATLAB的文件處理
1111處理二進制文件
1112處理文本文件
112MATLAB的圖形界面
1121啟動GUI Builder
1122對象設計編輯器
113MATLAB編譯器
1131創建MEX文件
1132創建EXE文件
小結
習題
第2章控制系統的數學模型及其轉換
21線性系統數學模型的基本
描述方法
22系統數學模型間的相互轉換
23系統模型的連接
24典型系統的生成
25系統的離散化和連續化
26系統的特性值
本章小結
習題
第3章連續系統的數字仿真
31數值積分法
32面向系統傳遞函數的仿真
33面向系統結構圖的仿真
34連續系統的快速仿真
本章小結
習題
第4章連續系統按環節離散化的
數字仿真
41連續系統的離散化
42典型環節的離散系數及
其差分方程
43非線性系統的數字仿真方法
44連續系統按環節離散化的
數字仿真程序
本章小結
習題
第5章采樣控制系統的數字仿真
51采樣控制系統
52模擬調節器的數字化仿真方法
53采樣控制系統的數字仿真程序
54關于純滯后環節的數字仿真
本章小結
習題
第6章動態仿真集成環境——
Simulink
61Simulink簡介
611Simulink的啟動
612Simulink庫瀏覽窗口的功能菜單
613仿真模塊集
62模型的構造
621模型編輯窗口
622對象的選定
623模塊的操作
624模塊間的連線
625模型的保存
626模塊名字的處理
627模塊內部參數的修改
628模塊的標量擴展
63連續系統的數字仿真
631利用Simulink菜單命令進行仿真
632利用MATLAB的指令操作方式
進行仿真
633模塊參數的動態交換
634Simulink調試器
64離散系統的數字仿真
65仿真系統的線性化模型
66創建子系統
67封裝編輯器
671參數(Parameters)頁面
672圖標(Icon)頁面
673初始化(Initialization)頁面
674描述(Documentation)頁面
675功能按鈕
68條件子系統
本章小結
習題
第7章控制系統的計算機輔助分析
71控制系統的時域分析
711控制系統的穩定性
712控制系統的時域響應
713控制系統的穩態誤差
72根軌跡分析
721根軌跡的繪制
722根軌跡的分析
73控制系統的頻域分析
731連續控制系統的頻域分析
732離散控制系統的頻域分析
733時間延遲系統的頻域分析
734基于頻率特性的系統辨識
74系統的能控性和能觀測性分析
741系統的能控性和能觀測性
742將系統按能控性和不能控性
進行分解
743將系統按能觀測性和不能觀
測性進行分解
75系統模型的降階
751平衡實現
752模型降階
本章小結
習題
第8章控制系統的計算機輔助設計
81頻率法的串聯校正
811基于頻率響應法的串聯超前校正
812基于頻率響應法的串聯滯后校正
813基于頻率響應法的串聯滯后-
超前校正
82根軌跡法的串聯校正
821基于根軌跡法的串聯超前校正
822基于根軌跡法的串聯滯后校正
823基于根軌跡法的串聯滯后-
超前校正
83狀態反饋和狀態觀測器的設計
831狀態反饋
832狀態觀測器
833帶狀態觀測器的狀態反饋系統
834離散系統的極點配置和
狀態觀測器
835系統解耦
836系統估計器
837系統控制器
84最優控制系統設計
841狀態反饋的線性二次型最優控制
842輸出反饋的線性二次型最優控制
本章小結
習題
第9章基于MATLAB工具箱的控制
系統分析與設計
91控制系統工具箱簡介
92線性時不變系統的對象模型
921LTI對象
922模型建立及模型轉換函數
923LTI對象屬性的存取和設置
93線性時不變系統瀏覽器
94線性控制系統設計器
941MATLAB 6x的SISO Design Tool
942MATLAB 7x的SISO Design Tool
943MATLAB 8x/9x版的Control
System Designer
95非線性控制系統設計
951NCD Blockset模塊及其應用
952Signal Constraint模塊及其應用
953Check Step Response Characteristics
模塊及其應用
954其他非線性控制系統的設計問題
本章小結
習題
第10章Simulink的擴展工具——
S函數
101S函數簡介
102S函數的建立
1021用M文件創建S函數
1022用C語言創建S函數
103S函數編譯器
104S函數包裝程序
本章小結
習題
附錄AMATLAB函數一覽表
附錄BMATLAB函數分類索引
參考文獻