控制系统数字仿真与CAD（第3版）

　　第版前言
　　第一章 概述
　　第一节 控制系统的实验方法
　　一、解析法
　　二、实验法
　　三、仿真实验法
　　第二节 仿真实验的分类与性能比较
　　一、按模型分类
　　二、按计算机类型分类
　　第三节 系统、模型与数字仿真
　　一、系统的组成与分类
　　二、模型的建立及其重要性
　　三、数字仿真的基本内容
　　第四节 控制系统CAD与数字仿真软件
　　一、CAD技术的一般概念
　　二、控制系统CAD的主要内容
　　三、数字仿真软件
　　第五节 仿真技术的应用与发展
　　一、仿真技术在工程中的应用
　　二、应用仿真技术的重要意义
　　三、仿真技术的发展趋势
　　第六节 问题与探究——虚拟现实与仿真技术
　　一、虚拟现实技术
　　二、虚拟现实仿真技术
　　三、基于虚拟样机的球棒控制系统仿真
　　小结
　　习题
　　第二章 控制系统的数学描述
　　第一节 控制系统的数学模型
　　一、控制系统数学模型的表示形式
　　二、数学模型的转换
　　三、线性时不变系统的对象数据类型描述
　　四、控制系统建模的基本方法
　　第二节 控制系统建模实例
　　一、独轮自行车实物仿真问题
　　二、龙门起重机运动控制问题
　　三、水箱液位控制问题
　　四、燃煤热水锅炉控制问题
　　五、三相电压型PWM整流器系统控制问题
　　六、磁悬浮轴承运动控制问题
　　第三节 实现问题
　　一、单变量系统的可控标准型实现
　　二、控制系统的数字仿真实现
　　第四节 常微分方程数值解法
　　一、数值求解的基本概念
　　二、数值积分法
　　三、关于数值积分法的几点讨论
　　第五节 数值算法中的“病态”问题
　　一、“病态”常微分方程
　　二、控制系统仿真中的“病态”问题
　　三、“病态”系统的仿真方法
　　第六节 数字仿真中的“代数环”问题
　　一、问题的提出
　　二、“代数环”产生的条件
　　三、消除“代数环”的方法
　　第七节 问题与探究——电力电子器件建模问题
　　一、问题提出
　　二、建模机理
　　三、问题探究
　　小结
　　习题
　　第三章 控制系统数字仿真的实现
　　第一节 控制系统的结构及其拓扑描述
　　一、控制系统常见的典型结构形式
　　二、控制系统的典型环节描述
　　三、控制系统的连接矩阵
　　第二节 面向系统结构图的数字仿真
　　一、典型闭环系统的数字仿真
　　二、复杂连接的闭环系统数字仿真
　　第三节 环节的离散化与非线性系统的数字仿真
　　一、连续系统的离散化模型法
　　二、非线性系统的数字仿真
　　第四节 计算机控制系统的数字仿真
　　一、采样控制系统的数学描述
　　二、采样控制系统的仿真方法
　　三、采样控制系统仿真程序实现
　　第五节 问题与探究——一类非线性控制系统数字仿真的效率问题
　　一、问题提出
　　二、问题分析
　　三、几点讨论
　　小结
　　习题
　　第四章 控制系统CAD
　　第一节 概述
　　第二节 经典控制理论CAD
　　一、控制系统固有特性分析
　　二、控制系统的设计方法
　　三、控制系统的优化设计
　　第三节 基于双闭环PID控制的一阶倒立摆控制系统设计
　　一、系统模型
　　二、模型验证
　　三、双闭环PID控制器设计
　　四、仿真实验
　　五、结论
　　第四节 现代控制理论CAD
　　一、线性二次型最优控制器设计
　　二、模型参考自适应控制系统设计
　　第五节 基于时间最优控制的起重机防摆控制技术研究
　　一、问题的提出
　　二、时间最优控制
　　三、系统建模
　　四、模型验证
　　五、时间最优控制策略
　　六、仿真实验
　　七、结论
　　第六节 问题与探究——“球车系统”的建模与控制问题
　　一、问题提出
　　二、系统建模
　　三、问题探究
　　小结
　　习题
　　第五章 数字仿真技术的综合应用
　　第一节 直流电动机双闭环调速系统设计中的若干问题
　　一、双闭环V-M调速系统的目的
　　二、关于积分调节器的饱和非线性问题
　　三、关于ASR与ACR的工程设计问题
　　四、双闭环V-M调速系统的动态分析
　　第二节 数字PID调节器的鲁棒性设计方法
　　一、数字PID调节器的鲁棒性设计
　　二、“高精度齿轮量仪”位置伺服系统控制器设计
　　第三节 “水箱系统”液位控制的仿真研究
　　一、系统建模
　　二、数字仿真
　　三、结果分析
　　第四节 一阶倒立摆系统的双闭环模糊控制方案
　　一、引言
　　二、模糊理论中的几个基本概念
　　三、一阶倒立摆系统的双闭环模糊控制
　　四、仿真实验
　　五、结论
　　第五节 基于单位功率因数的PWM整流器控制系统设计
　　一、引言
　　二、滑模变结构控制
　　三、系统建模与模型验证
　　四、基于滑模变结构控制的PWM整流器控制系统设计
　　五、仿真实验
　　六、结论
　　第六节 问题与探究——两轮电动车自平衡控制问题
　　一、问题提出
　　二、系统建模
　　三、问题探究
　　小结
　　习题
　　参考文献

　　张晓华，博士，男1961年4月生，1979年入哈尔滨工业大学工业自动化专业，1983年本科毕业并留校任教，1989年获该专业硕士学位；1998年获哈工大控制理论与工程专业博士学位；2000年任哈工大电力电子与电力传动学科教授，2003年任该学科博士生导师；1999～2004年任哈工大电气工程系工业自动化教研室主任；现任哈工大电气工程及自动化学院副院长，教育部高等学校电气工程及自动化专业教学指导委员会委员，教育部本科工程教育专业认证电子信息与电气工程类专业认证专家组成员，黑龙江省自动化学会理事，黑龙江省优秀中青年专家。
　　编著《系统建模与仿真》一书（“十一五”国家级规划教材，清华大学出版社2006）；完成多项国家“863”计划课题与横向课题，已获国家级科技进步三等奖、部级科技进步二等奖与三等奖各一项；其中，“管内移动机器人技术研究与应用”项目获1999年度国家科技进步成果三等奖；已发表论文70余篇。
　　近年来，主要在智能机器人与运动控制、机器视觉与自主控制、电力电子系统建模与非线性控制等方向开展工作。

　　    《控制系统数字仿真与CAD（第3版）》在概述了仿真技术发展进程的基础上，以MATLAB语言为平台，系统地阐述了数字仿真技术的基本概念、原理与方法，概括了控制系统分析与设计中的基本内容。全书共五章，主要包括：控制系统的实验方法、系统的数学描述与模型的建立、数字仿真的实现方法、控制系统CAD及其综合应用等内容。
　　    书中涉及运动控制、过程控制、电磁与电力电子控制等系统的建模、分析与设计问题，其内容深入浅出，可读性较强；各章设有“问题与探究”一节，配有练习型、分析/设计型和探究型的习题，有助于激发学生的兴趣，拓展技术领域，以使读者进一步领会与掌握相关领域的内容。
　　    《控制系统数字仿真与CAD（第3版）》系高等院校自动化专业本科生用教材，也可作为电气工程及其自动化、机械设计制造及其自动化等专业“仿真技术”类课程的教学用书。