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| 內容簡介： |
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本书是为希望深入了解和掌握控制系统计算机辅助设计与仿真技术的读者精心准备的。全书共七章，系统地介绍了控制系统的计算机辅助设计理论、方法以及基于MWORKS平台的具体应用技术，涵盖了从基础理论到高级分析方法，再到实际应用的全过程。第1章为引言，介绍了计算机辅助设计技术在控制系统设计中的发展历史、现状及其重要性。第2章深入探讨了控制系统建模的基本理论和方法，以及如何利用仿真技术进行系统分析和设计，为后续章节的深入学习奠定理论基础。第3~6章详细介绍了利用MWORKS平台进行控制系统设计与分析的各个方面，包括时域分析、频域分析、系统校正以及状态空间极点配置等，每一章都配以丰富的实例，旨在帮助读者全面掌握基于MWORKS的控制系统设计与仿真技术。第7章展示了一系列精选的实际案例，通过具体的实践，将前六章介绍的理论知识和MWORKS平台的应用方法巧妙地结合起来，展现了MWORKS在控制系统设计与仿真中的强大功能和灵活性。本书面向的读者群体十分广泛，不仅适合于自动控制、电子工程、机械工程等相关专业本科生和研究生，也适合于在控制系统设计与仿真领域工作的工程师和技术人员。无论对希望从基础学起的初学者，还是对寻求深入理解和拓展应用的有经验的专业人士，本书都是一本不可多得的学习和参考资料。通过阅读本书，读者不仅能够掌握控制系统的基础理论和计算机辅助设计的方法，还能深入了解MWORKS平台的强大功能，从而在实际工作中设计出更高效、更稳定的控制系统。
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| 關於作者： |
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张超，北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院机电系统健康服役与可靠性实验室研究员，博士生导师， 中国运筹学会可靠性分会 副秘书长，研究方向主要为机电系统建模与可靠性优化设计、故障诊断与健康管理、可靠性理论与可靠性试验、维修理论及维修决策、机器学习在可靠性工程应用。
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| 目錄：
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目 录
第1章 控制系统计算机辅助设计概述1
1.1 计算机辅助设计技术综述2
1.1.1 控制系统计算机辅助设计技术的发展2
1.1.2 控制系统计算机辅助设计领域方法概述5
1.2 MWORKS简介6
1.2.1 MWORKS.Sysplorer8
1.2.2 Modelica简介9
1.2.3 MWORKS.Syslab16
1.2.4 Julia简介17
本章小结21
习题121
第2章 控制系统建模与仿真理论基础22
2.1 自动控制系统简介23
2.1.1 自动控制系统23
2.1.2 控制系统建模29
2.2 系统稳定性概述32
2.2.1 稳定性描述32
2.2.2 稳定性判据33
2.3 系统传递函数模型38
2.3.1 传递函数的概念38
2.3.2 传递函数的定义39
2.3.3 关于传递函数的几点说明40
2.3.4 典型元器件的传递函数41
2.4 MWORKS控制系统模型的建立44
2.4.1 传递函数模型44
2.4.2 状态空间模型48
2.4.3 零极点增益模型49
本章小结49
习题250
第3章 基于MWORKS的控制系统时域分析51
3.1 时域响应分析52
3.1.1 典型输入信号52
3.1.2 时域性能指标54
3.2 MWORKS时域分析函数55
3.2.1 阶跃响应55
3.2.2 脉冲响应61
3.2.3 斜坡响应63
3.2.4 任意信号的响应64
3.3 线性系统的时域分析67
3.3.1 一阶系统67
3.3.2 二阶系统69
3.4 稳定性分析77
3.4.1 使用闭环特征多项式的根判定稳定性77
3.4.2 使用劳斯判据判定稳定性78
本章小结81
习题381
第4章 基于MWORKS的控制系统频域分析83
4.1 频率特性的基本概念84
4.1.1 频率特性的定义85
4.1.2 使用MWORKS求取频率特性86
4.2 频率特性的曲线表示90
4.2.1 幅频特性、相频特性和幅相特性90
4.2.2 对数频率特性92
4.2.3 典型环节的频率特性94
4.3 系统的开环频率特性100
4.3.1 开环幅相特性曲线100
4.3.2 开环对数频率特性曲线102
4.4 频域稳定性分析103
4.4.1 稳定性判据103
4.4.2 波特图分析106
4.4.3 稳定裕度108
本章小结111
习题4111
第5章 基于MWORKS的控制系统校正分析113
5.1 校正概述114
5.1.1 控制系统性能指标114
5.1.2 校正的基本概念114
5.2 根轨迹法115
5.2.1 根轨迹法串联超前校正117
5.2.2 根轨迹法串联滞后校正120
5.3 频域响应校正法123
5.3.1 基于频域法的超前校正124
5.3.2 基于频域法的滞后超前校正132
5.4 比例积分微分控制140
5.4.1 比例积分微分控制原理140
5.4.2 PID控制的MWORKS实现142
本章小结146
习题5147
第6章 基于MWORKS的状态空间极点配置148
6.1 状态空间反馈基础149
6.1.1 状态空间及状态空间表达式149
6.1.2 状态反馈和输出反馈150
6.2 能控性与能观性152
6.2.1 系统的能控性152
6.2.2 MWORKS分析函数154
6.2.3 反馈对能控性和能观性的影响156
6.3 极点配置与必要条件157
6.3.1 状态反馈157
6.3.2 输出反馈161
6.4 状态观测器应用162
6.4.1 全维状态观测器162
6.4.2 降维状态观测器164
6.4.3 MWORKS仿真算例165
本章小结172
习题6172
第7章 应用实例174
7.1 齿轮副的动力学仿真175
7.1.1 问题描述175
7.1.2 数学模型175
7.1.3 仿真分析177
7.2 四通阀控制液压缸182
7.2.1 问题描述182
7.2.2 数学模型183
7.2.3 仿真分析186
7.3 泵控液压马达189
7.3.1 问题简述189
7.3.2 数学模型190
7.3.3 仿真分析194
7.4 四旋翼飞行器的高度控制197
7.4.1 问题描述197
7.4.2 数学模型198
7.4.3 仿真分析202
本章小结206
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