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。

第1章 控制系统计算机辅助设计概述
1.1 计算机辅助设计技术综述
1.1.1 控制系统计算机辅助设计技术的发展
1.1.2 控制系统计算机辅助设计领域方法概述
1.2 MWORKS简介
1.2.1 MWORKS.Sysplorer
1.2.2 Modelica简介
1.2.3 MWORKS.Syslab
1.2.4 Julia简介
本章小结
习题
第2章 控制系统建模与仿真理论基础
2.1 自动控制系统简介
2.1.1 自动控制系统
2.1.2 控制系统建模
2.2 系统稳定性概述
2.2.1 稳定性描述
2.2.2 稳定性判据
2.3 系统传递函数模型
2.3.1 传递函数的概念
2.3.2 传递函数的定义
2.3.3 关于传递函数的几点说明
2.3.4 典型元器件的传递函数
2.4 MWORKS控制系统模型的建立
2.4.1 传递函数模型
2.4.2 状态空间模型
2.4.3 零极点增益模型
本章小结
习题
第3章 基于MWORKS的控制系统时域分析
3.1 时域响应分析
3.1.1 典型输入信号
3.1.2 时域性能指标
3.2 MWORKS时域分析函数
3.2.1 阶跃响应
3.2.2 脉冲响应
3.2.3 斜坡响应
3.2.4 任意信号的响应
3.3 线性系统的时域分析
3.3.1 一阶系统
3.3.2 二阶系统
3.4 稳定性分析
3.4.1 使用闭环特征多项式的根判定稳定性
3.4.2 使用劳斯判据判定稳定性
本章小结
习题
第4章 基于MWORKS的控制系统频域分析
4.1 频率特性的基本概念
4.1.1 频率特性的定义
4.1.2 使用MWORKS求取频率特性
4.2 频率特性的曲线表示
4.2.1 幅频特性、相频特性和幅相特性
4.2.2 对数频率特性
4.2.3 典型环节的频率特性
4.3 系统的开环频率特性
4.3.1 开环幅相特性曲线
4.3.2 开环对数频率特性曲线
4.4 频域稳定性分析
4.4.1 稳定性判据
4.4.2 波特图分析
4.4.3 稳定裕度
本章小结
习题
第5章 基于MWORKS的控制系统校正分析
5.1 校正概述
5.1.1 控制系统性能指标
5.1.2 校正的基本概念
5.2 根轨迹法
5.2.1 根轨迹法串联超前校正
5.2.2 根轨迹法串联滞后校正
5.3 频域响应校正法
5.3.1 基于频域法的超前校正
5.3.2 基于频域法的滞后超前校正
5.4 比例积分微分控制
5.4.1 比例积分微分控制原理
5.4.2 PID控制的MWORKS实现
本章小结
习题
第6章 基于MWORKS的状态空间极点配置
6.1 状态空间反馈基础
6.1.1 状态空间及状态空间表达式
6.1.2 状态反馈和输出反馈
6.2 能控性与能观性
6.2.1 系统的能控性
6.2.2 MWORKS分析函数
6.2.3 反馈对能控性和能观性的影响
6.3 极点配置与必要条件
6.3.1 状态反馈
6.3.2 输出反馈
6.4 状态观测器应用
6.4.1 全维状态观测器
6.4.2 降维状态观测器
6.4.3 MWORKS仿真算例
本章小结
习题
第7章 应用实例
7.1 齿轮副的动力学仿真
7.1.1 问题描述
7.1.2 数学模型
7.1.3 仿真分析
7.2 四通阀控制液压缸
7.2.1 问题描述
7.2.2 数学模型
7.2.3 仿真分析
7.3 泵控液压马达
7.3.1 问题简述
7.3.2 数学模型
7.3.3 仿真分析
7.4 四旋翼飞行器的高度控制
7.4.1 问题描述
7.4.2 数学模型
7.4.3 仿真分析
本章小结