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| 編輯推薦： |
在建设“高阶性、创新性、挑战度”金课的要求下，单纯的平面化知识传授已经不能满足目前学生学习的需求。本书坚持OBE理念，设计“以学生为中心”的教学内容，将价值塑造、知识传递和能力养成融为一体。本书涉及自动控制理论方法的建模、仿真、分析和设计全流程，通过直流电机和倒立摆典型被控对象为例做具体控制系统分析和设计，便于加深学生的理解。同时，本书结合实际工程项目给出控制系统设计综合性、创新型实验，以项目为牵引使学生完成一整套控制系统的设计，体现了多学科交叉特色。本书除提供纸质版主体内容外，还提供了全书案例的配套代码和微课视频，读者可以通过扫描二维码的方式获取相应的资源。本书主要包括以下内容：
MATLAB程序设计基础；
MATLAB在自动控制理论中的应用；
Simulink在自动控制理论中的应用；
典型控制系统分析与设计；
项目制控制系统设计案例。
教学资源
微课视频
教学课件
习题解答
程序代码
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| 內容簡介： |
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本书是一本控制系统建模、仿真与设计的立体教程，针对的读者群是零基础小白。通过本书的学习，读者能够成为熟练的使用仿真工具来进行控制系统分析。本书主要包括MATLAB基本应用，矩阵基本运算、图形绘制及数据可视化、控制系统的数学模型、MATLAB在控制系统仿真中的应用方法、Simulink与系统仿真、以直流电机和倒立摆为被控对象的典型控制系统实验案例和项目制控制系统设计案例。本书适合作为控制系统仿真、计算机辅助设计等工程应用的自学入门参考读物。
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| 關於作者： |
李怡然 北京理工大学实验师、硕士研究生导师。深耕控制理论相关实践教学改革，主讲“自动控制理论课程设计”“自动控制理论研究型实验”“系统建模、仿真与控制”“MATLAB自动化工程的应用”等多门课程。开展“双一流”背景下课程建设研究，发表核心期刊教改论文3篇，出版教材1部；参与建设北京理工大学自动化学院徐特立班核心课程“控制科学基本原理及应用”，参与建设“流体传动及控制基础”课程思政入选课程思政示范课程；参与建设课程“控制科学基本原理及应用”入选北京高校优质本科课程和国家级一流本科课程（线下课程）。
孙中奇 北京理工大学副教授，博士研究生导师。长期从事无人驾驶车辆决策与控制、模型预测控制等研究。开展“双一流”背景下博士研究生培养方法研究，发表核心期刊教改论文2篇；参与建设北京理工大学自动化学院徐特立班核心课程“控制科学基本原理及应用”，参与建设北京理工大学自动化学院徐特立班“明睛计划”课程“工程导论”，参与建设课程“控制科学基本原理及应用”入选北京高校优质本科课程和国家级一流本科课程（线下课程）。搭建“空地协同实验平台”入选“2022中关村国际技术交易大会百项国际技术交易创新项目榜单”。
吴楚格 北京理工大学助理教授，硕士研究生导师，主讲“自动控制理论课程设计”“自动控制理论研究型实验”。长期从事优化调度理论及算法相关研究，成果应用于云计算、边缘计算任务调度与资源分配，多智能体任务分配，供应链物流及库存和产线调度等。
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| 目錄：
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目录
第一篇MATLAB程序设计基础
第1章MATLAB的基本应用
微课视频20分钟
1.1MATLAB入门
1.2命令行窗口
1.3脚本和实时脚本
1.3.1脚本
1.3.2实时脚本
1.3.3帮助和文档
第2章矩阵和矩阵运算
微课视频23分钟
2.1矩阵的创建
2.1.1矩阵的构建
2.1.2创建特殊矩阵
2.1.3矩阵的串联
2.1.4冒号表达式
2.1.5矩阵位置索引
2.1.6从矩阵中删除行或列
2.2矩阵的基本运算
2.2.1矩阵的代数运算
2.2.2矩阵的点运算
2.2.3矩阵的逻辑运算与比较运算
2.2.4矩阵的转置、翻转与旋转
2.2.5矩阵的基本分析
2.3创新案例
第3章图形绘制与数据可视化
微课视频13分钟
3.1二维曲线的绘制
3.1.1二元数据的曲线绘制
3.1.2曲线图形的属性设置
3.1.3将多个图形在同一窗口绘制
3.2三维图形表示
3.2.1三维曲线绘制
3.2.2三维曲面绘制
3.2.3三维图形视角设置
3.3创新案例
第4章MATLAB程序设计
微课视频23分钟
4.1程序控制结构
4.1.1顺序结构
4.1.2选择结构
4.1.3循环结构
4.2M文件编辑和调试
4.2.1断点
4.2.2运行和单步调试
4.2.3节
4.3创新案例
第二篇MATLAB在自动控制理论中的应用
第5章线性控制系统的数学模型
微课视频31分钟
5.1控制系统数学描述
5.1.1传递函数模型
5.1.2状态空间方程
5.1.3零极点增益模型
5.1.4离散系统传递函数模型
5.1.5离散系统状态空间方程
5.2不同模型之间的转换
5.2.1连续模型和离散模型之间的转换
5.2.2状态空间方程与传递函数之间的转换
5.2.3传递函数的状态空间实现
5.2.4系统最小实现
5.3控制系统框图简化
5.4创新案例
第6章线性系统性质分析
6.1线性系统稳定性分析
6.2线性系统可控性分析
6.3线性系统可观测性分析
6.4创新案例
第7章线性系统时域分析
微课视频33分钟
7.1线性系统时域响应
7.1.1线性系统的阶跃响应和脉冲响应
7.1.2零初始状态系统响应
7.1.3线性系统任意初始状态的响应
7.2典型二阶系统的阶跃响应
7.2.1二阶系统时域动态性能指标及其数值计算方法
7.2.2二阶系统时域动态性能指标解析解法
7.3创新案例
第8章线性系统根轨迹分析
微课视频21分钟
8.1根轨迹法
8.2创新案例
第9章线性系统频域分析
9.1单变量线性系统频域分析
9.2基于频率特性的系统稳定性分析
9.3系统的幅值裕度和相位裕度
9.4创新案例
第三篇Simulink在自动控制理论中的应用
第10章Simulink与系统仿真
微课视频22分钟
10.1Simulink工作环境
10.1.1基础模型建立
10.1.2基础模型仿真实现
10.1.3Simulink模块库
10.2Simulink环境设置
10.2.1功能模块操作
10.2.2设置仿真起止时间及步长
10.2.3参数设置方法
10.3与M文件组合仿真
10.3.1仿真运行命令
10.3.2仿真函数调用格式
10.4仿真案例
10.5子系统封装
10.5.1子系统划分
10.5.2与函数模块组合仿真
第11章典型一阶、二阶系统的仿真与分析
11.1典型一阶系统仿真
11.1.1比例环节
11.1.2积分环节
11.1.3微分环节
11.1.4惯性环节
11.1.5比例积分环节
11.1.6比例微分环节
11.2典型二阶系统仿真
11.2.1频率固定阻尼变化情况
11.2.2阻尼固定频率变化情况
11.3创新案例
第12章系统稳定性及稳态误差仿真与分析
12.1稳定性仿真与分析
12.1.1开环增益与闭环系统
12.1.2开环增益值对系统稳定性的影响
12.2稳态误差仿真与分析
12.2.1稳态误差的概念
12.2.2稳态误差仿真实例
12.3创新案例
第13章串联超前、滞后校正仿真与设计
13.1超前校正分析与仿真
13.1.1超前校正原理
13.1.2串联超前校正设计
13.2滞后校正分析与仿真
13.2.1滞后校正原理
13.2.2串联滞后校正
13.3创新案例
第14章PID控制器参数仿真与设计
14.1PID控制器介绍
14.2PID试凑原则
14.3PID控制器仿真案例
14.4创新案例
第15章非线性系统仿真与分析
微课视频22分钟
15.1Simulink非线性模块
15.1.1时变系统仿真
15.1.2多值非线性环节仿真
15.2非线性系统的极限环仿真研究
15.3计算机控制系统仿真
15.4创新案例
第四篇典型控制系统实验
第16章直流电机的控制系统分析与设计
微课视频37分钟
16.1直流电机系统模型
16.1.1直流电机电压速度模型
16.1.2直流电机电压位置模型
16.2直流电机系统时域分析
16.2.1一阶闭环系统时域分析
16.2.2二阶闭环系统时域分析
16.2.3系统稳态误差分析
16.3直流电机系统频域分析
16.4直流电机伺服系统双闭环控制器设计
16.5直流电机二阶系统的超前补偿器设计
16.6参考实验步骤
第17章旋转倒立摆的控制系统分析与设计
17.1旋转倒立摆数学模型
17.1.1稳摆控制数学模型
17.1.2起摆控制数学模型
17.2旋转倒立摆稳摆控制
17.3旋转倒立摆起摆控制
17.3.1能量控制
17.3.2混合控制
17.4旋转摆LQR控制器设计
17.5参考实验步骤
第五篇项目制控制系统设计案例
第18章垃圾分拣系统设计
微课视频16分钟
18.1项目背景
18.2项目任务
18.3系统结构
18.3.1硬件设备选型
18.3.2系统软件模型
18.4项目实施过程
18.4.1项目制创新性实验参考流程
18.4.2设计要点和创新点
第19章平衡球传递系统设计
19.1项目背景
19.2项目任务
19.3系统设计
19.3.1机械结构设计
19.3.2视觉位移检测模型
19.3.3单体平衡球控制系统设计
19.3.4传递协作机制设计
19.3.5平衡球传递系统控制器设计
19.4项目实施过程
19.4.1项目制创新性实验参考流程
19.4.2设计要点和创新点
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