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本課程是電氣工程及其自動化專業本科生的一門選修課；其目的在於使學生瞭解仿真技術的發展與應用現狀、掌握仿真技術的基本原理與方法、掌握常用仿真工具（MATLAB、ADAMS）的基本原理與使用方法；通過對運動控制系統實際問題的分析與仿真實驗，瞭解與體會仿真技術在工程中的作用及意義，掌握基於MATLAB/ADAMS仿真工具的控制系統工程設計與分析方法。
重點難點
重點：控制系統數學建模，系統固有特性分析，Matlab語言入門，控制系統CAD/綜合應用。
難點：系統建模，控制系統CAD。
學習安排
第01章 仿真技術概述（2學時）
系統，實驗，仿真所遵循的原則，發展歷史與現狀。
第02章 控制系統的數學描述（8學時）
常微分方程數值解法，「病態」問題，系統建模實例，模型驗證。
第03章 MATLAB與SIMULINK基礎（4學時）
基本功能，數字仿真實現方法。
第04章 數字仿真的實現（4學時）
SIMULINK圖形化仿真程序/軟件與後台底層軟件的關係。
第05章 控制系統CAD（4學時）
系統固有特性分析，系統優化設計，一階倒立擺控制。
第06章 仿真技術的綜合應用（2學時）
雙閉環直流調速系統。
詞 匯 表
1. 解析法：就是運用已經掌握的理論知識對控制系統進行理論上的分析、計算。它是一種純理論上的試驗分析方法，在對系統的認識過程中具有普遍意義。
2. 實驗法：對於已經建立的實際系統，利用各種儀器儀表及裝置，對系統施加一定類型的信號，通過測取系統的響應來確定系統性能的方法。
3. 仿真分析法：就是在模型的基礎上所進行的系統性能分析與研究的實驗方法，它所遵循的基本原則是相似原理。
4. 模擬仿真：採用數學模型在計算機上進行的試驗研究稱之為模擬仿真。
5. 數字仿真：採用數學模型，在數字計算機上借助於數值計算的方法所進行的仿真試驗稱之為數字仿真。
6. 混合仿真：將模擬仿真和數字仿真結合起來的仿真方法。
7.
數值計算：有效使用數字計算機求數學問題近似解的方法與過程。數值計算主要研究如何利用計算機更好的解決各種數學問題，包括連續系統離散化和離散形方程的求解，並考慮誤差、收斂性和穩定性等問題。
8. 病態問題：閉環極點差異非常大的控制系統叫做病態系統，解決這類系統的問題就叫病態問題。
9. 顯式算法：在多步法中，若計算第k+1次的值時，需要的各項數據均是已知的，那麼這種算法就叫做顯式算法。
10. 隱式算法：在多步法中，若計算第k+1次的值時，又需要用到第k+1次的值，即算式本身隱含著當前正要計算的量，那麼這種算法就叫做隱式算法。
11.
數值穩定性：數值積分法求解微分方程，實質上是通過差分方程作為遞推公式進行的。在將微分方程離散為差分方程的過程中，有可能將原本穩定的系統變為不穩定系統。如果某個數值計算方法的累積誤差不隨著計算時間無限增大，則這種數值方法是穩定的，反之是不穩定的。
12. 實體：就是存在於系統中的具有實際意義的物體。
13. 屬性：就是實體所具有的任何有效特徵。
14. 活動：系統內部發生的任何變化過程稱之為內部活動；系統外部發生的對系統產生影響的任何變化過程稱之為外部活動。
15. 描述模型：是一種抽像的、無實體的，不能或者很難用數學方法精確表示的，只能用語言描述的系統模型。
16. CAD技術：Computer Aided Design
的英文縮寫，CAD技術就是將計算機高速而精確的計算能力、大容量存儲和處理數據的能力與設計者的綜合分析、邏輯判斷及創造性思維結合起來，用以加快設計進程、縮短設計週期、提高設計質量的技術。
17.
機理模型法：採用由一般到特殊的推理演繹方法，對已知結構、參數的物理系統運用相應的物理定律，經過合理的分析簡化而建立起來的描述系統各物理量動、靜態變化性能的數學模型。
18.
統計模型法：採用由特殊到一般的邏輯、歸納方法，根據一定數量的在系統運行中實測的物理數據，運用統計規律、系統辨識等理論合理估計出反映系統各物理量相互制約的關係的數學模型。
19. 系統零極點：使系統傳遞函數分母為零的根叫做系統的極點；使系統傳遞函數分子為零的根叫做系統的零點。
20. 微分方程：表示未知函數的導數以及自變量之間關係的方程，就叫做微分方程。
21. 紊流：當流體的雷諾係數大於2000時，流體的流態叫紊流。
22. 層流：當流體的雷諾係數小於2000時，流體的流態叫層流。
23. 實現問題：根據控制系統的傳遞函數描述求取其相應的狀態空間描述。
24. 最小二乘曲線擬合：擬合出的曲線為數據點最小誤差的二次和最小。
25. 插值：根據已知數據點，估計中間數據點的方法。
26. 線性系統：能用線性微分方程描述其輸入和輸出關係的稱為線性系統。
27. 非線性系統：系統中包含非線性特性的元件，即為非線性系統。
28. 連續系統：系統的各部分的輸入和輸出信號都是連續函數的模擬量。
29. 離散系統：系統中一處或多處的信號以脈衝列或者數碼的形式傳遞的系統。
30. 傳遞函數：初始條件為零的線性定常系統書出的拉普拉斯變換與輸入的拉普拉斯變換之比。
31. 魯棒性：是指控制系統在一定（結構，大小）的參數攝動下，維持某些性能的特性。根據對性能的不同定義，可分為穩定魯棒性和性能魯棒性。
32. DCS控制系統：即分佈式控制系統，又稱集散控制系統。是相對於集中控制系統而言的一種控制系統，它依靠網絡將控制系統的各個部分連接起來。
33. 非最小相位系統：控制系統傳遞函數的零點或極點具有正實部，或有延遲環節。
34. FFT：即快速傅氏變換，是離散傅氏變換的快速算法，它是根據離散傅氏變換的奇、偶、虛、實等特性，對離散傅立葉變換的算法進行改進獲得的。
35. Z變換：離散控制系統的拉普拉斯變換。與連續系統的拉氏變換相對應。
36. 廣義Z變換：一種能夠將兩個採樣時刻間的信息保存的Z變換方法，是擴展的Z變換。
37. 時域分析：以時間為橫坐標，利用關於時間的函數曲線分析系統特性的方法叫時域分析。
38. 頻域分析：以頻率為橫坐標，利用關於頻率的函數曲線分析系統特性的方法叫頻域分析。
39. 根軌跡：當控制系統的某一參數發生變化時，特徵方程的根在s平面上運動的軌跡叫根軌跡。
40. 超調：在系統的階躍響應過程中，實際輸出超過給定值的現象。
41.
超前/滯後校正：如果校正部分的傳遞函數的極點小於零點，則該校正部分在高於某一頻率範圍時會給系統一個正相移，稱作相位超前校正；如果校正部分的傳遞函數的極點大於零點，則該校正部分會給系統一個負相移，稱作相位滯後校正。
42. 目標函數：目標函數是衡量控制系統控制性能的評判工具，它的大小就說明了控制性能的優劣。
43. 單純形：所謂單純形是指變量空間內最簡單的形體。如在二維平面內，正三角形就是單純形。
44. ITAE準則：這是一種目標函數，它是指系統實際輸出與系統給定的誤差絕對值與時間的乘積的積分。
45. 可控性：如果在有限時間區間內存在容許控制向量u(t)，能使此系統從初始狀態轉移到原點，則稱該初始狀態是能控的；若狀態空間中所有的點都是能控的，那麼就稱該系統是能控的。
46.
可觀性：對於連續線性系統，若存在一個時刻t1，使得系統以某非零狀態為初始狀態的輸出恆為零，則稱該非零狀態不能觀測。若系統的所有非零狀態都不為不能觀測，則系統是完全能觀的。
47. 全狀態反饋控制：是以系統的所有狀態變量為反饋變量的控制形式。
48. 輸出反饋控制：是以系統的輸出作為反饋變量的控制形式。
49. 時間最優控制：最優控制的一種，以時間為目標函數，實現調節時間最短的控制方法。
50. 相平面：以狀態變量及其導數為坐標軸構成的平面叫相平面。
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全
學時授課 (共 22 講) 每講約 40~50 分鐘
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