《普通高等教育“十一五”国家级规划教材·控制系统计算机辅助设计：MATLAB语言与应用（第3版）》系统地介绍了国际控制界应用最广的MATLAB语言及其在控制教学与研究中的应用，侧重于介绍MATLAB语言编程基础与技巧、科学运算问题的MATLAB求解、线性系统的建模和计算机辅助分析、非线性系统的仿真分析、控制系统的计算机辅助设计方法等，包括串联控制器、状态反馈控制器、多变量系统频域设计、PID控制器设计、QFT控制器、最优控制器设计、多变量频域设计与解耦、LQG/LTR控制器设计、H2/H。最优控制、分数阶控制、自适应控制、模糊控制、神经网络控制、遗传算法优化控制等。《普通高等教育“十一五”国家级规划教材·控制系统计算机辅助设计：MATLAB语言与应用（第3版）》还介绍了基于dSPACE和Quanser的实时控制系统实验方法。
　　《普通高等教育“十一五”国家级规划教材·控制系统计算机辅助设计：MATLAB语言与应用（第3版）》可作为自动化专业高年级本科生和研究生“控制系统仿真与CAD”或“控制系统计算机辅助设计”课程的教材，也可供相关专业的研究人员与研究生参考。

《普通高等教育“十一五”国家级规划教材·控制系统计算机辅助设计：MATLAB语言与应用（第3版）》色：　　以MATLAB语言为主线，系统地介绍MATLAB语言在控制中的应用：　　控制系统模型、转换、降阶与辨识；　　控制系统计算机辅助分析与仿真；　　控制系统各种计算机辅助设计算法与实现；　　基于MATLAB/Simulink的半实物仿真与实时控制；　　全新的完整框架、深入浅出的介绍、全部可重复的演示实例。

　　本书第 1 版曾是国内最早系统介绍 MATLAB 语言并和控制理论有机结合的教材，在海内外中文读者中曾有很大影响且被控制界学生与学者广泛参考与引用。本书的风格、内容与课程设置得到国内外同行专家的肯定，2008 年本书第 2 版获批国家级精品教材，同年，以本书为主要教材的“控制系统仿真与 CAD”课程获批国家级精品课程。另外，2007 年在美国 SIAM 出版社出版了英文简写版，美国学者在 IEEE 控制系统杂志上刊出了对该书评价较高的书评，相关教学成果被国内专家组成的鉴定委员会认定为达到国际先进水平。
　　本书第 2 版出版 6 年多来，无论在 MATLAB 与 Simulink 的功能与控制科学与方法上都有了很大的发展，所以需要对原有的内容进行必要的更新，以适应日益增长的需求。
　　第 2 章增加了图形用户界面设计方面的内容。如果读者掌握了图形用户界面程序设计技术，将能够更好地理解本书新编的几个程序界面，并能为自己擅长的或独特的研究成果开发出通用程序，提高程序的可重用性，并为其他研究者提供宝贵的借鉴经验。本版将与控制相关的科学运算问题求解独立成新的第 3 章，充实了和控制问题密切相关的数学问题求解内容，增加了代数方程求解一节，尤其是提出并编写了非线性矩阵方程全部根的求解函数，此外，将原附录 A 的Laplace、z 变换内容移入本章，使得科学运算的知识结构更加完整。
　　第 4 ～ 6 章侧重于控制系统的建模与分析方法，增加了复杂框图模型的代数化简方法、内部延迟的状态方程模型、模型辨识阶次选定、直接积分的解析解求解、基于 Laplace、z 变换的时域响应解析解方法、非零初值的仿真方法等，并给出了基于 Simulink 的各种控制系统仿真方法，为下一步的控制系统设计奠定了必要的基础。
　　控制系统计算机辅助设计是本版改动幅度最大的部分，本版对原有的控制系统设计专题进行了整合，并把 PID 控制器设计与分数阶控制器设计两个部分单独成章，扩充了很多新的内容，如在 PID 控制器整定一章中系统介绍了PID 类控制器的整定方法，并开发了最优PID控制器设计程序界面，在分数阶控制器设计一章建立了全新的分数阶系统建模、分析与设计的框架。在其他相关章节中也融入了全新的内容，如多变量系统的解耦控制、定量反馈理论（QFT）设计方法、线性矩阵不等式方法（LMI）、基于粒子群优化的（PSO）全局最优控制器等。
　　本书增加的部分内容可能在理论上较深，用这样短的篇幅全面介绍相关内容是不可能的，所以读者若遇到不熟悉的深奥理论，如果想再深入研究的话可以参阅其他参考文献。对一般读者来说，不一定非得把所涉及的理论研究得特别透彻，只需了解这些理论是解决什么问题的，然后侧重于学习本书介绍的相应函数的调用方法，直接获得原问题的解。
　　本书尽量介绍目前最新的 MATLAB 8.0 版（即 R2012b），但相应的内容对MATLAB 及相关工具箱的版本依赖程度不高，所以这里介绍的算法函数绝大多数均可以在 MATLAB 7.x 甚至更早期版本下正常运行。
　　本书相关教学成果鉴定中得到系统仿真界权威李伯虎院士、王子才院士与自动化教育界著名学者清华大学王雄教授、北京航空航天大学申功璋教授、上海交通大学田作华教授等老师的关怀和具体指导，本书新内容酝酿与写作过程中，感谢美国加州大学的陈阳泉教授、英国 Sussex 大学的 Derek Atherton 教授、斯洛伐克 Kosice 技术大学的 Igor Podlubny 教授、哈尔滨工业大学张晓华教授、马广富教授、清华大学孙增圻教授、北京航空航天大学刘金琨教授、华中科技大学王永骥教授、上海大学李常品教授、山东大学李岩博士、西班牙 Extremadura 大学的 Blas Vinagre 教授、Concepción Monje 博士等，作者在与他们的交流与合作中受益匪浅，有些内容已经为本版增色不少。清华大学出版社王一玲编辑为本书的出版事宜及安排给了作者很大帮助。在教材与课程建设方面与东北大学潘峰博士、陈大力博士、崔建江博士、佟国峰博士等的深入讨论催生了本版许多新的内容，博士生孟丽、关驰、白鹭，硕士生董雯彬、马红林、郭晓静、李萧彤、黄敏、王伟楠、刘禄、李艳慧、安哲、梁婷婷等为本书的代码验证、课件开发与教学视频制作等做出了很多贡献，分数阶系统部分内容的写作还受到国家自然科学基金资助（基金号：61174145），在此一并表示感谢。
　　在国家级精品课程项目资助下，本书全部教学课件都已经改写，并录制了全程教学录像，可供同行教师和同学参考。另外，在全国高校教师网络培训中心组织的精品课程教师培训班上还录制了本课程面向教师讲座的录像，可供授课教师参考。
　　多年来，我的妻子杨军和女儿薛杨在生活和事业上给予了我莫大的帮助与鼓励，没有她们的鼓励和一如既往的支持，本书和前几部著作均不能顺利面世，谨以此书献给她们。
　　薛定宇
　　2012 年 10 月 18 日于沈阳东北大学

　　薛定宇，1985年、1988年、1992年分别获得沈阳工业大学学士、东北工学院硕士、英国Sussex大学博士学位。现任东北大学信息学院教授、博士生导师，中国系统仿真学会理事，辽宁省系统仿真学会理事长。主要研究方向为系统仿真、控制系统计算机辅助设计等。在清华大学出版社等出版了一系列关于MATLAB语言及其应用方面的著作，本书第一版被公认为国内MATLAB应用领域最早也是最有影响的著作，第2版为国家级精品教材。主持国家级精品课“控制系统仿真与CAD”。

第1章 控制系统计算机辅助设计概述
1.1 控制系统计算机辅助设计技术的发展综述
1.2 控制系统计算机辅助设计语言环境综述
1.3 仿真软件的发展概况
1.4 MATLAB/Simulink与CACSD工具箱
1.5 控制系统计算机辅助设计领域方法概述
1.6 本书的基本结构和内容
1.7 习题
参考文献

第2章 MATLAB语言程序设计基础
2.1 MATLAB程序设计语言基础
2.1.1 MATLAB语言的变量与常量
2.1.2 数据结构
2.1.3 MATLAB的基本语句结构
2.1.4 冒号表达式与子矩阵提取
2.2 基本数学运算
2.2.1 矩阵的代数运算
2.2.2 矩阵的逻辑运算
2.2.3 矩阵的比较运算
2.2.4 解析结果的化简与变换
2.2.5 基本数论运算
2.3 MATLAB语言的流程结构
2.3.1 循环结构
2.3.2 条件转移结构
2.3.3 开关结构
2.3.4 试探结构
2.4 函数编写与调试
2.4.1 MATLAB语言函数的基本结构
2.4.2 可变输入输出个数的处理
2.4.3 匿名函数与inline函数
2.5 二维图形绘制
2.5.1 二维图形绘制基本语句
2.5.2 其他二维图形绘制语句
2.5.3 隐函数绘制及应用
2.5.4 图形修饰
2.6 三维图形表示
2.6.1 三维曲线绘制
2.6.2 三维曲面绘制
2.6.3 三维图形视角设置
2.7 MATLAB图形用户界面设计技术
2.7.1 图形界面设计工具Guide
2.7.2 句柄图形学及句柄对象属性
2.7.3 菜单系统设计
2.7.4 界面设计举例与技巧
2.7.5 工具栏设计
2.7.6 ActiveX控件的应用简介
2.8 本章要点简介
2.9 习题
参考文献

第3章 科学运算问题的MATLAB求解
3.1 线性代数问题的MATLAB求解
3.1.1 矩阵的基本分析
3.1.2 矩阵的分解
3.1.3 矩阵指数eA和指数函数eAt
3.2 代数方程的MATLAB求解
3.2.1 线性方程求解问题及MATLAB实现
3.2.2 一般非线性方程的求解
3.2.3 非线性矩阵方程的MATLAB求解
3.3 常微分方程问题的MATLAB求解
3.3.1 一阶常微分方程组的数值解法
……
第4章 线性控制系统的数学模型
第5章 线性控制系统的计算机辅助分析
第6章 非线性控制系统的建模与仿真
第7章 控制系统的经典设计方法
第8章 PID控制器的参数整定
第9章 鲁棒控制与鲁棒控制器设计
第10章 自适应与智能控制系统设计
第11章 分数阶系统的分析与设计
第12章 半实物仿真与实时控制
附录A 常用受控对象的实际系统模型
函数名索引
专业术语索引