Dieses Buch richtet sich an Studierende der Hochschulbildung und bietet eine Einführung in die Regelungssystemgestaltung mit CAD-Paketen, insbesondere dem weit bekannten und verwendeten MATLAB Version 7 (R14) Paket. Das Buch setzt grundlegende Kenntnisse der klassischen Theorie kontinuierlicher und diskreter Regelungssysteme voraus.

Das Buch besteht aus 13 Kapiteln. Kapitel 1 bietet eine allgemeine Einführung in die grundlegenden Funktionen von MATLAB, wie Programmeingabe und -ausgabe, Umgang mit Vektoren und Matrizen, grundlegende Funktionen, Kontrollstrukturen und Polynome.

Kapitel 2 behandelt den Aufbau von zwei- und dreidimensionalen Diagrammen in MATLAB und deren Verarbeitung.

Kapitel 3 stellt alternative Methoden der mathematischen Beschreibung dynamischer Systeme vor: Zeitbereichsbeschreibung und Frequenzbereichsbeschreibung. Der Aufbau von Beschreibungen in MATLAB und die Umwandlung von Beschreibung zu Beschreibung sind Gegenstand des Kapitels.

Kapitel 4 befasst sich mit der Untersuchung des dynamischen Verhaltens linearer dynamischer Systeme mit MATLAB. Die Dynamik von Systemen niedriger Ordnung wird als einführendes Beispiel vorgestellt. Auch die Linearisierung nichtlinearer Systeme wird detailliert und mit Hilfe von MATLAB dargestellt.

Kapitel 5 behandelt den Aufbau von Bode-, Nyquist- und Nichols-Diagrammen sowie die Vorstellung des LTI-Viewers, der die Analyse linearer Systeme erleichtert.

Kapitel 6 stellt Simulink vor, vielleicht das leistungsstärkste Werkzeug zur Simulation linearer und nichtlinearer Systeme. Es bietet auch eine allgemeine Einführung in die Modellierung nichtlinearer Systeme, das Finden von Gleichgewichtspunkten und die Linearisierung komplexer nichtlinearer Systeme.

Kapitel 7 analysiert eine fortgeschrittene Funktion von SIMULINK, die Verwendung des S-Function-Blocks, der die Modellierung komplexer nichtlinearer Systeme hoher Ordnung sowie die Integration von Programmen, die in Hochsprachen wie C und FORTRAN geschrieben wurden, ermöglicht.

Kapitel 8 analysiert die bekanntesten und am häufigsten verwendeten Regler, die PID-Regler. Es führt auch die bekannteste Methode zur Abstimmung von PID-Reglern ein, bekannt als Ziegler-Nichols-Methode. Schließlich werden am Ende des Kapitels Fragen zur Implementierung realer PID-Systeme diskutiert und analysiert.

Kapitel 9 stellt Methoden zur Parameterschätzung und alternative Methoden zur Abstimmung von PID-Reglern für Systeme erster Ordnung mit Totzeit vor. Das Kapitel schließt mit der Vorstellung einer empirischen Methode zur Annäherung hochdynamischer Systeme mit einfachen Modellen.

Kapitel 10 führt grundlegende Konzepte der Systemanalyse ein, wie Steuerbarkeit und Beobachtbarkeit, sowie die Gestaltung von statischen Zustandsrückführungsreglern.

Kapitel 11 bietet eine kurze Einführung in die prädiktive Regelung basierend auf linearen mathematischen Modellen und stellt eine einfache Anwendung vor, bei der die Fähigkeit der Methode zur Handhabung von Einschränkungen bei der Variation und dem Wert von Eingangs- und/oder Ausgangssignalen untersucht wird.

Kapitel 12 bietet eine Einführung in die Theorie nichtlinearer dynamischer Systeme und stellt grundlegende Konzepte wie Stabilität, Bifurkationen, Auftreten von Grenzzyklen und chaotisches Verhalten vor.

Schließlich werden in Kapitel 13 Anwendungen vorgestellt, die Elemente aus fast allen Kapiteln verwenden, um die Konzepte und Werkzeuge, die in diesem Buch vorgestellt werden, besser zu verstehen.

Das Buch kann als Einführung in die Regelungssystemgestaltung mit rechnergestützten Entwurfspaketen (CAD) auf Bachelor-Niveau verwendet werden.

Die Absätze, in denen das Symbol (*) verwendet wird, sowie die Kapitel 7, 11 und 12 können auf diesem Niveau übersprungen werden. Die am Ende jedes Kapitels vorgestellten Übungen sind ein integraler Bestandteil dieses Buches.

(aus dem Vorwort des Buches)