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第1篇 基础篇 1

第1章 MATLAB基础 1

1.1.1 MATLAB概述 1

1.1.2 MATLAB界面 2

1.1.3 数值运算 4

1.1.4 符号运算 10

1.1.5 图形处理 13

1.1.6 M文件编程 18

1.1.7 课内练习 23

1.1.8 课外实验 23

第2章 Simulink基础 24

1.2.1 Simulink基本操作 24

1.2.2 输入信号模块设置 31

1.2.3 仿真过程设置 32

1.2.4 输出模块设置 36

1.2.5 课内练习 39

1.2.6 课外实验 39

第3章 计算机仿真基础 40

1.3.1 计算机仿真概述 40

1.3.2 计算机仿真的基本原理 41

1.3.3 计算机仿真试验 49

1.3.4 课内练习 50

1.3.5 课外实验 51

第2篇 实验篇 52

第1章 控制系统的数学模型 52

2.1.1 系统数学模型的建立 52

2.1.2 系统数学模型间的转换 56

2.1.3 系统模型的连接 63

2.1.4 阶跃响应实验建模 64

2.1.5 课内练习 67

2.1.6 课外实验 68

第2章 控制系统的时域分析 69

2.2.1 控制系统的时域分析概述 69

2.2.2 控制系统时域响应的仿真及分析 71

2.2.3 控制系统的稳定性分析 81

2.2.4 控制系统稳态误差计算 84

2.2.5 课内练习 85

2.2.6 课外实验 86

第3章 控制系统的时域设计 87

2.3.1 控制系统的设计理论概要 87

2.3.2 PID控制系统 87

2.3.3 串级控制系统 95

2.3.4 前馈控制系统 97

2.3.5 迟延补偿控制系统 98

2.3.6 课内练习 100

2.3.7 课外实验 100

第4章 控制系统的根轨迹分析与设计 102

2.4.1 根轨迹的绘制与分析 102

2.4.2 控制器的根轨迹法设计 107

2.4.3 控制器设计工具——rltool设计环境 112

2.4.4 课内练习 116

2.4.5 课外实验 116

第5章 控制系统的频域分析与设计 117

2.5.1 系统频率响应计算 117

2.5.2 Nyquist图的绘制及分析 118

2.5.3 Bode图的绘制及分析 120

2.5.4 Nichols图的绘制 124

2.5.5 控制器的频域法设计 125

2.5.6 课内练习 132

2.5.7 课外实验 133

第6章 离散控制系统分析与设计 134

2.6.1 离散控制系统的建模 134

2.6.2 离散控制系统的分析 137

2.6.3 离散控制系统的Simulink模型与仿真 140

2.6.4 离散控制系统的设计 143

2.6.5 课内练习 145

2.6.6 课外实验 146

第7章 状态变量控制系统分析与设计 147

2.7.1 状态空间模型的分析 147

2.7.2 能控性和能观性的判别 149

2.7.3 状态反馈控制器的设计 152

2.7.4 状态观测器的设计 153

2.7.5 线性二次型最优控制器设计 154

2.7.6 课内练习 155

2.7.7 课外实验 156

第8章 非线性控制系统分析 157

2.8.1 非线性系统的Simulink的建模仿真 157

2.8.2 非线性系统的描述函数法应用 159

2.8.3 基于Simulink的相平面图绘制 160

2.8.4 课内练习 162

2.8.5 课外实验 163

第3篇 实践篇 164

第1章 控制原理应用实践导论 164

3.1.1 控制原理应用实践的技术路线 164

3.1.2 控制技术应用概要 165

3.1.3 控制原理应用实践报告写作要点 167

第2章 飞行控制 169

3.2.1 飞机俯仰角度控制 169

3.2.2 飞机机动襟翼角的计算机控制 169

3.2.3 航天飞机的俯仰控制 170

第3章 车行控制 171

3.3.1 电传动内燃机车的速度控制 171

3.3.2 主动式悬挂减震控制 171

3.3.3 磁悬浮列车的空气隙控制 172

第4章 船行控制 173

3.4.1 水翼船渡轮的纵倾角控制 173

3.4.2 船舶航向的自动操舵控制 173

第5章 工业过程控制 175

3.5.1 电缆卷线机线速控制 175

3.5.2 单容水箱水位控制 175

3.5.3 铣床切削深度控制 176

3.5.4 电网频率的一次调节 177

3.5.5 核电站压水堆一回路水温控制 177

3.5.6 双容水箱水温控制 178

第6章 电阻炉温度控制装置 179

3.6.1 电阻炉温度控制装置简介 179

3.6.2 电阻炉温度控制过程仿真实验 180

3.6.3 电阻炉温度控制过程实时监控 181

3.6.4 实践课题 184

第7章 倒立摆控制装置 185

3.7.1 直线型倒立摆实验装置 185

3.7.2 直线一级倒立摆机理建模 186

3.7.3 直线一级倒立摆的PID控制 189

3.7.4 直线一级倒立摆的状态反馈控制 192

3.7.5 实践课题 194

第8章 教学机器人 195

3.8.1 教学机器人简介 195

3.8.2 教学机器人的直线行走 195

3.8.3 教学机器人的直线行走控制 196

3.8.4 实践课题 197

附录1 Simulink模块库图标和名称一览表 198

附录2 控制原理实验报告写作指导 203

参考文献 205