现代控制系统分析与设计——基于MATLAB的仿真与实现

MATLAB软件已成为控制领域流行的控制系统分析与设计的计算机辅助工具。本书将MATLAB编程与现代控制理论教学融合，既可以作为现代控制系统仿真课程的教材，也可以作为现代控制理论课程的开放实验教材。本书实例化写作风格也使它适合作为从事控制科学与工程领域工作的科研人员和工程技术人员的自学教材。

本书是俞立教授编写的《现代控制理论》教材的姊妹篇，共分10章，其内容概括如下： 第1章介绍MATLAB/Simulink应用基础； 第2章介绍现代控制系统的MATLAB模型，包括状态空间模型的MATLAB实现、利用MATLAB进行模型间的相互转换和离散化； 第3章介绍现代控制系统的MATLAB分析方法，包括状态空间模型的典型信号响应分析、能控性与能观性分析和稳定性分析； 第4章详细介绍现代控制系统的MATLAB设计方法，包括稳定状态反馈控制器、极点配置状态反馈控制器、跟踪控制器、线性二次型控制器和基于状态观测器的输出反馈控制器的MATLAB设计方法。在此基础上，第5~10章分别以打印机驱动控制系统、硬盘磁头定位控制系统、果实采摘机器人控制系统、磁悬浮控制系统、车辆半主动悬架控制系统、网联汽车自动巡航控制系统为实例，详细介绍现代控制系统分析与设计的MATLAB实现。虽然“现代控制理论”课程数学公式多、概念抽象、理论性强，但学生在简单掌握MATLAB应用的基础上，就能提出直观分析、设计和仿真现代控制理论问题的解决方案。本书选择6个现代控制系统典型实例，详细讲述如何利用MATLAB开展现代控制系统的分析与设计实现； 举一反三，读者能很快掌握利用MATLAB解决现代控制理论问题的技术。因此，通过本书的学习，学生不仅能够掌握利用MATLAB进行现代控制系统分析与设计的技能，还能提高分析问题和解决问题的能力，加深对现代控制理论基本概念的理解。本书是作者结合自己长期从事现代控制理论教学与科研的经验，参阅并吸取了国内外优秀教材的相关内容的基础上完成的。本书出版前的讲义已在学校自动化相关专业的现代控制理论课程中使用十年，并不断得到修改和完善。在本书的准备过程中，研究生彭彬彬、崔靖龙、韩平、李海平、林迪、李壮、俞芳慧等承担了书稿和实例程序的校对工作，同时本书的写作得到了浙江工业大学重点教材建设计划的支持，在此深表谢意。

限于作者水平，书中仍会有一些不妥之处，恳请广大读者和专家给予批评指正。

作者2022年3月于杭州

本书是精品资源共享课程的配套教材,在讲述现代控制理论的基本概念、原理和方法的基础 上,详细介绍基于 MATLAB仿真的现代控制系统分析与设计方法。全书内容涵盖 MATLAB/Simulink应 用基础、基于 MATLAB的现代控制系统模型、基于 MATLAB的现代控制系统分析、基于 MATLAB的现 代控制系统设计、现代控制系统分析与设计实例(如打印机驱动控制、硬盘磁头定位控制、果实采摘机器人 控制、磁悬浮控制、车辆半主动悬架控制、网联汽车自动巡航控制等系统分析与设计)。实例中详细给出了 程序命令、注释说明和运行结果,图文并茂,使抽象的现代控制理论变得生动形象。 本书适合作为高等学校自动化及其相关专业本科生的教材,也适合控制科学与工程及其相关专业的 研究生以及从事相关工作的科研人员和工程技术人员阅读,亦可作为现代控制理论的开放实验教材。