控制系统仿真实验技术 自动化类专业系列实验教材

本书在介绍控制系统计算机仿真、控制系统参数优化等基本知识的基础上，着重介绍基于MATLAB软件平台的控制系统仿真方法和技术，从研究典型控制系统实例的角度出发，由浅入深设计了大量基础性实验和研究创新性实验。

全书分为两个部分。第一部分（第1、2章）为基础知识部分，着重介绍计算机仿真、控制系统仿真、控制系统参数优化、MATLAB编程与绘图、控制系统与优化工具箱； 第二部分（第3、4章）为基础实验和研究与创新实验部分，基础实验部分包括数值积分方法仿真、离散相似法仿真、M程序与Simulink混合仿真、单变量参数寻优等； 研究与创新实验部分包括摆锤运动系统仿真、单容水箱液位控制仿真、球杆系统仿真、直流电动机调速仿真、一、二级倒立摆系统仿真、遗传算法参数寻优、虚拟现实仿真等。全书提供了完整的数学模型建模过程和MATLAB实现源代码，源代码适用于MATLAB R7.0版和MATLAB R2012b版。

本书适合作为高等院校自动化、电气工程及其自动化、测控技术与仪器等专业本科生的实验教材，也可供相关领域的工程技术人员参考。

本实验教材从内容结构上分为两个部分。第一部分主要介绍了计算机仿真、控制系统仿真、控制系统参数优化、MATLAB编程与绘图、控制系统与优化工具箱等基础知识。第二部分为基础实验和研究与创新实验部分，由浅入深引导读者从理论进入实践阶段。

基础实验包括6个实验内容，其中，实验一为基本数值积分方法仿真； 实验二为传递函数与状态方程模型仿真； 实验三为面向控制系统结构图的仿真； 实验四为离散相似法仿真； 实验五为非线性环节与Simulink仿真； 实验六为单变量参数寻优。研究与创新实验部分包括针对实际控制工程、学术研究和创新的8个综合性实验内容。其中，实验一为摆锤运动系统仿真； 实验二为一级垂直旋转倒立摆仿真； 实验三为单容水箱液位控制仿真； 实验四为直流电动机调速仿真； 实验五为球杆系统仿真； 实验六为基于遗传算法参数寻优的控制系统仿真； 实验七为二级直线倒立摆系统仿真； 实验八为虚拟现实仿真。

本实验教材结合了编者多年来的教学实践和研究经验，并力图体现以下特点： 数学模型建立过程详尽，大量应用实例及注释详细的MATLAB实现源代码，实验设计由浅入深、循序渐进，从简单实例到复杂的工程实例、研究与创新实例。MATLAB源代码在MATLAB R7.0版和MATLAB R2012b版中全部验证通过。

本实验教材由哈尔滨工程大学教师管凤旭和姜倩合作编写，在编写过程中参考和引用了前人的研究成果和书籍，在此对相关作者一并表示衷心感谢。

由于时间仓促，加之编者水平所限，错误或疏漏之处在所难免，敬请读者批评指正。
编者
2014年12月于哈尔滨工程大学