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第1章 仿真设计研究方法1

1.1 科学研究方法概述1

1.1.1 经验方法1

1.1.2 理论方法2

1.1.3 实验研究方法2

1.2 相似性原理3

1.2.1 相似性3

1.2.2 相似定理5

1.2.3 相似理论与仿真技术发展5

1.3 系统建模与仿真研究6

1.3.1 模型分类7

1.3.2 仿真模型8

1.4 控制系统研究方法8

1.4.1 研究方法介绍8

1.4.2 仿真试验的分类与比较9

1.4.3 数学仿真实验10

1.5 汽车设计中的仿真实验方法12

1.6 控制系统数字仿真工具14

1.7 本章小结15

习题15

参考文献16

第2章 控制系统建模方法17

2.1 控制系统数学模型分类17

2.2 控制系统数学建模方法18

2.2.1 机理建模法18

2.2.2 实验建模法21

2.2.3 综合建模23

2.3 模型的验证与评估25

2.3.1 数学模型的有效性25

2.3.2 模型验证的内容25

2.3.3 模型验证的基本方法26

2.3.4 动态模型验证的判断标准26

2.4 控制系统的数学模型表示27

2.4.1 数学模型的表示形式27

2.4.2 不同数学形式的转换29

2.5 汽车机电系统典型器件的数学模型31

2.5.1 机械系统的数学模型31

2.5.2 电子电器系统数学模型32

2.6 本章小结35

习题35

参考文献35

第3章 控制系统数字仿真与实现36

3.1 微分方程数值求解36

3.1.1 数值求解基本方法36

3.1.2 刚性问题40

3.1.3 算法选择42

3.2 控制系统的数字仿真实现43

3.2.1 单变量系统的可控标准型实现43

3.2.2 控制系统的数字仿真实现45

3.3 MATLAB数字仿真软件46

3.4 M语言基础46

3.4.1 矩阵与数组的基本操作46

3.4.2 数据类型与变量定义47

3.4.3 基本语法49

3.4.4 流程控制50

3.4.5 函数与M文件51

3.5 控制系统工具箱53

3.5.1 仿真模型建立与选择53

3.5.2 模型求解用函数集54

3.5.3 关于离散系统55

3.6 图形化控制系统仿真工具56

3.6.1 Simulink工具箱57

3.6.2 建立仿真模型59

3.6.3 仿真模型运行59

3.7 本章小结62

习题63

参考文献64

第4章 控制系统分析65

4.1 控制系统时域分析方法65

4.1.1 稳定性分析65

4.1.2 静态性能分析66

4.1.3 动态性能分析67

4.2 频域分析方法70

4.2.1 频率特性函数70

4.2.2 频率特性的图示方法70

4.3 根轨迹分析法74

4.3.1 根轨迹的定义74

4.3.2 根轨迹绘制75

4.3.3 参数根轨迹77

4.3.4 图形化系统分析工具79

4.4 控制系统稳定性判定80

4.4.1 李亚普诺夫稳定性判定方法80

4.4.2 奈奎斯特稳定性判定方法82

4.4.3 利用伯德图进行奈奎斯特判定83

4.4.4 利用尼科尔斯图进行判定83

4.5 稳定裕量分析84

4.6 高阶系统的分析88

4.6.1 高阶系统的响应与近似88

4.6.2 开环小参数对闭环影响90

4.7 本章小结91

习题91

参考文献94

第5章 控制系统设计95

5.1 控制系统设计概述95

5.1.1 控制系统设计理论的发展96

5.1.2 控制系统设计指标分析97

5.2 基于频率特性的控制器设计99

5.2.1 开环频率特性的分段设计100

5.2.2 串联校正106

5.2.3 反馈校正115

5.3 基于根轨迹的控制器设计119

5.3.1 串联超前校正120

5.3.2 串联滞后校正128

5.4 PID控制器设计方法131

5.4.1 PID控制器结构及原理131

5.4.2 PID控制器设计方法137

5.5 二自由度控制器设计方法139

5.5.1 二自由度控制原理139

5.5.2 二自由度控制器设计140

5.6 本章小结145

习题145

参考文献146

第6章 汽车电子控制系统设计方法概述147

6.1 汽车电子控制系统147

6.1.1 发展历史147

6.1.2 汽车电子控制系统构成149

6.1.3 控制系统的性能评价151

6.2 V型控制器开发流程152

6.2.1 传统汽车电子控制器开发及其挑战152

6.2.2 控制器V型开发流程153

6.3 基于模型的控制器开发工具支持156

6.3.1 控制器离线仿真软件工具支持157

6.3.2 快速控制器原型工具158

6.3.3 自动代码生成工具161

6.3.4 控制器硬件在环测试工具161

6.3.5 系统集成与标定工具163

6.4 基于V型开发模式的CVT电控系统开发实例163

6.4.1 控制策略设计164

6.4.2 系统建模及离线仿真164

6.4.3 快速控制原型165

6.4.4 目标ECU自动代码生成165

6.4.5 硬件在环仿真165

6.4.6 实车试验与标定166

6.4.7 开发实例小结167

6.5 本章小结167

习题167

参考文献167

第7章 汽车电子控制系统仿真设计应用168

7.1 汽车巡航控制系统仿真与设计168

7.1.1 定速巡航控制系统168

7.1.2 自适应巡航控制系统173

7.2 汽车电动助力转向控制系统177

7.2.1 转向系统模型177

7.2.2 车辆动力学模型180

7.2.3 转向助力控制器仿真与设计181

7.3 本章小结196

习题196

参考文献197

第8章 控制系统仿真与设计实验198

8.1 MATLAB/Simulink虚拟仪表设计实验198

8.1.1 实验目的198

8.1.2 实验设备198

8.1.3 实验内容198

8.1.4 实验阅读材料200

8.2 离线仿真与实时仿真对比实验200

8.2.1 实验目的200

8.2.2 实验设备200

8.2.3 实验内容200

8.3 直流电机调速控制器仿真与设计实验202

8.3.1 实验目的202

8.3.2 实验设备202

8.3.3 实验内容202

8.3.4 实验阅读材料202

8.4 基于驾驶模拟器的EPS系统仿真与设计实验203

8.4.1 实验目的203

8.4.2 实验设备203

8.4.3 实验内容203

符号对照表208