內容介紹
內容簡介本書系統地介紹控制系統計算機輔助分析、綜合，系統仿真和參數最最佳化等技術。其特點
是：1.採用古典控制和現代控制相統一的方法，內容新穎，並具有相當的深度和廣度；還引入
了如非線性振動、機器人操作手和分布系統仿真等新內容，以適應當前科技發展的需要。2.強
調基本算法，並在算法和程式設計之間架起一座橋樑，幫助讀者套用基本算法獨立編製程序。
3.密切結合工程實際，並有豐富的例題，便於自學和套用參考；此外對THSIM系統仿真軟體
包的功能和套用作了重點介紹。
本書適合機電、控制專業本科生、研究生教學和專業技術人員自學參考。
作者介紹
顧啟泰 1936年出生，1960年畢業於清華大學精
密儀器及機械學系，留校任
教，現為該系教授、博士生
導師。1979年赴荷蘭特溫蒂
大學進修現代控制理論，
1981年回國後，主要從事
魯棒調節器理論及其套用、
系統建模與仿真、慣性導航
與測量以及微機控制方面研
究，曾多次獲得部級科技進
步獎，已發表論文40餘篇。
現擔任中國電子工程學會導
航分會委員，中國航空學會
自動控制分會委員、陀螺慣
導專業委員會主任委員。
作品目錄
第1章 緒言1.1 數字計算機的特點
1.2 CAD技術
1.3 算法的基本概念
1.浮點數運算
2.病態問題
3.數值穩定性問題
1.4 課程內容
第2章 矩陣基礎知識
2.1 矩陣運算
1.矩陣的加法和乘法
2.矩陣的轉置
3.克羅內克爾積
4.初等變換和初等陣
5.矩陣逆算法
2.2 線性方程組的直接解法
1.求解三角形方程組的算法
2.計算三角陣逆的算法
3.高斯消去法
2.3 LU分解
2.4 正交變換
1.正交性
2.正交變換
3.初等正交變換
2.5 正交相似變換和酉相似變換
1.初等旋轉相似變換
2.初等反射相似變換
3.酉相似變換
4.程式舉例――orthes子程式
2.6 QR方法
1.QR算法及其收斂性
2.帶原點位移的QR算法
3.兩步位移的QR算法
4.程式舉例――HQR子程式
2.7 矩陣範數
1.定義
2.構造
3.矩陣序列極限
2.8 矩陣的條件數
2.9 廣義逆矩陣
1.定義
2.廣義逆計算
3.廣義逆套用
2.10 奇異值分解
1.存在性
2.算法
3.SVD的套用
第3章 數學模型及其轉換
3.1 系統類型
3.2 控制系統常用的數學模型
1.連續系統
2.離散系統
3.3 數學模型之間的轉換
1.化連續狀態方程為離散狀態方程
2.化離散狀態方程為連續狀態方程
3.化微分方程為狀態方程
4.化狀態方程為傳遞函式
5.化傳遞函式為狀態方程
6.化線性結構圖為狀態方程
7.化非線性結構圖為狀態方程
8.化線性結構圖為傳遞函式
9.化傳遞函式為z函式
10.化z函式為傳遞函式
第4章 計算機輔助分析
4.1 計算系統特徵根判斷系統穩定性的直接法
4.2 利用勞斯判據判斷系統穩定性的代數法
4.3 利用開環頻率特性計算閉環穩定性的奈魁斯特法
1.基本原理
2.算法
3.程式設計
4.4 對數幅頻相頻特性計算和伯德圖
第5章 計算機輔助綜合
5.1 性能指標和綜合方法
5.2 PID調節器設計
1.基本原理
2.算法
3.計算例題
5.3 根軌跡直接計算法
1.系統結構圖
2.系統方程
3.特徵值計算
5.4 分支跟蹤法
1.基本原理
2.基本算法
3.判斷及計算分離點的算法
4.程式設計中幾個問題
5.舉例
5.5 極點配置法
1.單輸入單輸出系統狀態反饋
2.多輸入多輸出系統狀態反饋
3.多輸入多輸出極點配置程式設計
第6章 控制系統的數字仿真
6.1 發展歷史
6.2 數字仿真算法
1.數值積分方法
2.按系統離散相似法（轉移矩陣法）
3.屠斯丁法
4.按環節離散相似法
5.仿真模型誤差和穩定性問題
6.步長的選擇
7.仿真算法的選擇和比較
6.3 THSIM系統仿真軟體包
1.功能和特點
2.數學模型
3.輸入函式
4.非線性函式
5.套用舉例
附錄A
附錄B
附錄C
附錄D
附錄E
第7章 非線性振動系統的數字仿真
7.1 非線性系統的自由振動
1.保守系統
2.非線性阻尼的影響
3.自激振動系統
7.2 非線性系統的強迫振動
第8章 機器人操作手數字仿真
8.1 拉格朗日運動方程式
8.2 二桿操作手數字仿真
1.動力學方程
2.控制
3.數字仿真
第9章 分布系統的數字仿真
9.1 有限差分的原理
9.2 一維熱傳導問題
9.3 振弦系統
第10章 隨機噪聲數字仿真
10.1 隨機噪聲的數學描述
1.隨機變數
2.隨機過程
3.常見的機率分布
4.自相關函式與功率譜密度
5.常見的隨機過程
10.2 有色噪聲的形成
1.互功率譜密度與頻率特性之間關係
2.輸出自功率譜密度與頻率特性之間關係
3.平穩輸出
4.非平穩輸出
10.3 隨機噪聲基本特性的數字量測
1.均值與方差的計算
2.機率密度函式的數值計算
3.自相關函式的數值計算
4.功率譜密度的數值計算
10.4 隨機噪聲的數字仿真
1.隨機數的產生
2.對隨機噪聲按機率分布要求進行整形
10.5 常見的隨機誤差模型
1.隨機常數
2.隨機斜坡
3.隨機遊動
4.指數相關的隨機過程
5.自回歸－滑動平均模型ARMA（p，q）
第11章 離散事件系統的數字仿真
11.1 離散事件系統仿真模型的建立
11.2 排隊論的基本概念
1.排隊系統的組成
2.到達模式
3.服務機構
4.排隊規則
5.佇列的度量
6.排隊模型的分類
11.3 到達間隔和服務時間的分布
11.4 排隊系統的分析
1.單服務台M/M/1模型
2.多服務台M/M/c模型
3.M/M/c和M/M/1模型比較
11.5 離散事件系統的仿真語言
1.GPSS通用仿真系統語言
2.SIMSCRIPT專用仿真系統語
3.CSIMAN通用混合仿真語言
11.6 Petri網仿真
1.Petri網圖
2.事件邏輯關係的網圖
3.系統結構網圖
4.隨機系統的Petri網仿真
第12章 參數最最佳化技術
12.1 參數尋優問題
12.2 單變數尋優技術
1.分割法
2.插值法
12.3 多變數尋優技術
1.一次梯度法
2.二次梯度法
3.共軛梯度法
12.4 鬆弛法與單純形法（模式法）
1.鬆弛法
2.單純形法（模式法）
12.5 隨機尋優法
1.隨機序貫尋優法
2.隨機搜尋尋優法
3.隨機模式搜尋尋優法
12.6 尋優過程中的約束條件
1.代價函式法
2.互換尋優法
12.7 基於二次型性能指標的最優控制
1.基本理論
2，黎卡提方程解
3.程式設計
附錄 程式文本
1.化一般矩陣為上赫申伯格陣（orthes）
2.求上赫申伯格陣特徵值（HQR）
3.矩陣的奇異值分解（SVD）
4.多項式矩陣求逆（SFF）
5.勞斯表計算和穩定性判斷
6.PID校正裝置設計
7.分支跟蹤根軌跡法
8.SISO極點配置
9.連續系統仿真的四階龍格－庫塔法
10.連續系統仿真的離散相似法
11.二次插值法
12.求解黎卡提方程的疊代法
參考文獻
