MATLAB語言是廣泛應(yīng)用于工程計算及數(shù)值分析領(lǐng)域的新型高級語言，全球范圍用戶達(dá)到數(shù)千萬人。隨著MATLAB軟件版本更新，不斷涌現(xiàn)各工程領(lǐng)域建模、仿真和應(yīng)用的新亮點。為此，本書跟蹤和介紹MATLAB R2022a軟件控制工具箱新功能，并應(yīng)用于經(jīng)典控制理論、現(xiàn)代控制理論虛擬仿真實驗。
隨著控制系統(tǒng)的復(fù)雜度日益提升，以及虛擬現(xiàn)實技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和元宇宙技術(shù)等的快速發(fā)展，工業(yè)自動控制領(lǐng)域的實驗?zāi)Ｊ秸�進(jìn)入高度可視化的虛擬實驗階段。如果自動化仿真實驗室仍然停留在早期的數(shù)學(xué)模型的MATLAB數(shù)值仿真階段，或者與Simulink可視化仿真并存的階段，那么已經(jīng)脫離了技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀。為此，本書順應(yīng)技術(shù)發(fā)展趨勢，介紹了虛擬實驗的基本原理和案例，為實驗技術(shù)的發(fā)展提供技術(shù)借鑒。
本書以MATLAB R2022a為平臺，遵循理論和實際相結(jié)合的原則，以系統(tǒng)控制理論發(fā)展為主線，由淺入深地介紹MATLAB的基礎(chǔ)知識及其在經(jīng)典控制、現(xiàn)代控制系統(tǒng)中的應(yīng)用；在實驗設(shè)計和編程實現(xiàn)方面，涵蓋了控制工程的主要知識單元，實驗內(nèi)容遵循循序漸進(jìn)的原則，由簡到難；全書結(jié)構(gòu)清晰，內(nèi)容翔實，并附有完備的MATLAB源程序代碼，便于教學(xué)人員演示、學(xué)生課后練習(xí)和工程師二次開發(fā)。
本書由同濟(jì)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院的李翠玲、張浩、陸劍峰和蔚來汽車有限公司的技術(shù)專家宋登編著。全書共5章：第1章介紹了MATLAB R2022a仿真軟件在工業(yè)自動控制領(lǐng)域的功能亮點、基礎(chǔ)知識、編程基礎(chǔ)、矩陣運算、靈活繪圖、Simulink圖形化建模與仿真；第2章由淺入深地闡述了經(jīng)典控制理論中的數(shù)學(xué)建模、時域分析、根軌跡分析、頻域分析、系統(tǒng)校正與設(shè)計和非線性控制系統(tǒng)分析等關(guān)鍵理論與MATLAB仿真；第3章循序漸進(jìn)地論述了現(xiàn)代控制理論中的狀態(tài)空間模型、系統(tǒng)可控性、可觀測性判定、穩(wěn)定性分析、狀態(tài)反饋極點配置、狀態(tài)觀測器設(shè)計、優(yōu)化控制等基本理論和MATLAB求解方法；第4章面向自動化專業(yè)實驗要求，詳細(xì)闡述了基于MATLAB軟件的控制工程虛擬實驗設(shè)計與編程；第5章面向控制工程領(lǐng)域?qū)嶋H，系統(tǒng)介紹了小車倒立擺穩(wěn)定性控制和最優(yōu)控制與演化博弈實驗案例。
本書可供自控工程技術(shù)人員學(xué)習(xí)與實踐，并希望能為工業(yè)自動控制領(lǐng)域自動化專業(yè)、智能控制專業(yè)、機(jī)電工程專業(yè)、機(jī)械工程專業(yè)和智能制造等相關(guān)專業(yè)的高校學(xué)生、科研人員及企業(yè)技術(shù)骨干、生產(chǎn)管理技術(shù)人員，提供理論、方法和技術(shù)工具參考。
本書的出版得到了自然科學(xué)基金面上項目“信息不對稱下云制造服務(wù)供需匹配機(jī)制與優(yōu)化策略”（項目編號72171173）和“公共場所交叉通道的人群匯流動力學(xué)建模與穩(wěn)定性分析”（項目編號72074170）資助。在本書的編寫過程中，得到美國MathWorks公司、機(jī)械工業(yè)出版社等相關(guān)單位的大力支持，在此一并表示感謝。
由于作者水平有限，書中難免存在不足、瑕疵甚至片面之處，懇請廣大讀者不吝指教。
作者