MATLAB/Simulink建模与仿真实例精讲

前言

第1章 MATLAB及Simulink仿真基础 1

1.1 MATLAB概述 1

1.1.1 MATLAB发展史 1

1.1.2 MATLAB的功能与特点 2

1.1.3 MATLAB系统组成 3

1.1.4 MATLAB R2009a的新特点 3

1.2 MATLAB R2009a的基本操作 4

1.2.1 MATLAB R2009a的安装与激活 4

1.2.2 操作界面 10

1.2.3 帮助系统 13

1.3 MATLAB的语言特点 16

1.3.1 MATLAB语言结构 16

1.3.2 MATLAB常用命令操作 18

1.4 MATLAB的结构与基本运算 24

1.4.1 MATLAB的结构 24

1.4.2 MATLAB的基本运算 26

1.5 多项式与数据拟合分析 37

1.5.1 多项式介绍 37

1.5.2 数据的插值 39

1.5.3 数据拟合分析 41

1.6 仿真的一般过程与步骤 42

1.6.1 仿真的一般过程 42

1.6.2 仿真的一般步骤 42

1.7 系统建模仿真方法与仿真工具的关系 43

第2章 MATLAB的文件结构及其绘图介绍 46

2.1 MATLAB的程序结构 46

2.1.1 if分支结构 46

2.1.2 循环结构 48

2.1.3 switch分支结构 50

2.2 M文件 51

2.2.1 数据文件 51

2.2.2 M文件简介 52

2.3 函数文件的分析 57

2.3.1 调用函数 57

2.3.2 函数的参数 59

2.3.3 局部变量与全局变量 64

2.4 MATLAB的绘图功能 65

2.4.1 二维图形绘制 65

2.4.2 三维图形绘制 71

2.5 图形的灯光设置 73

2.5.1 图形灯光设置对象 73

2.5.2 添加灯光效果 74

第3章 Simulink仿真基础 76

3.1 Simulink概述 76

3.1.1 Simulink简介 76

3.1.2 Simulink的启动与退出 77

3.2 Simulink模块处理分析 78

3.2.1 Simulink仿真模型构成 78

3.2.2 仿真的过程 78

3.3 系统的仿真 79

3.3.1 模块的基本操作 79

3.3.2 仿真参数的设置 84

3.4 Simulink模块库简介 88

3.4.1 常用模块库 88

3.4.2 连续系统模块库 94

3.4.3 非连续系统模块库 97

3.4.4 离散系统模块库 98

3.4.5 逻辑与位操作模块库 100

3.4.6 数学操作模块库 100

3.4.7 表格查询模块库 102

3.4.8 端口与子系统模块库 105

3.4.9 信号属性操作模块库 105

3.4.10 信号路由模块库 105

3.4.11 接收模块库 108

3.4.12 信号源模块库 110

3.4.13 用户自定义功能模块库 110

3.5 Simulink仿真示例 112

第4章 Simulink建模与仿真高级应用 115

4.1 系统仿真建模的要求 115

4.2 Simulink模块子系统 115

4.2.1 子系统的生成与封装 116

4.2.2 触发子系统 119

4.2.3 使能子系统 121

4.2.4 触发使能子系统 122

4.2.5 受控子系统 124

4.3 S-函数建模与仿真 129

4.3.1 S-函数介绍 129

4.3.2 M文件的S-函数 134

4.3.3 S-函数示例 143

4.4 Simulink的命令仿真 149

4.4.1 使用命令创建Simulink仿真模型 149

4.4.2 Simulink命令行仿真技术 153

第5章 Simulink在控制系统中的应用 158

5.1 连续时间系统建模与仿真分析 158

5.1.1 线性连续时间系统 158

5.1.2 非线性连续时间系统 167

5.2 离散系统建模与仿真分析 173

5.2.1 离散时间系统建模介绍 173

5.2.2 定常离散时间系统建模与仿真 174

5.2.3 非线性离散时间系统建模与仿真 176

5.3 控制系统设计分析与示例 177

5.3.1 简单闭环控制系统的仿真分析 177

5.3.2 多闭环控制系统的仿真分析 185

5.4 PID控制器的微积分分析 193

5.4.1 比例控制及性能分析 194

5.4.2 比例积分控制及性能分析 196

5.4.3 比例微分控制及性能分析 197

5.5 Simulink仿真在PID控制器中的设计 199

5.5.1 Ziegler-Nichols整定法及其MATLAB实现 199

5.5.2 Ziegler-Nichols整定法的Simulink仿真设计 201

5.5.3 临界比例带法 202

第6章 Simulink在电力系统的建模与仿真应用 204

6.1 电力系统的模型分析 204

6.1.1 电力系统仿真工具箱介绍 204

6.1.2 Park变换分析 212

6.1.3 三相桥式全控制电流电路分析 215

6.2 直流调速系统的仿真分析 219

6.2.1 直流调整速系统控制方法分析 219

6.2.2 开环直流调速控制系统与仿真分析 222

6.2.3 直流调速闭环控制系统仿真分析 227

6.3 交流电动机系统建模与仿真分析 232

6.3.1 交流电动机调速原理 232

6.3.2 Simulink建模与仿真在交流调速系统的分析 232

6.4 电力系统时域分析 235

6.4.1 电力系统不对称运行分析法 235

6.4.2 电力系统时域分析工具 239

6.5 电力系统仿真示例分析 243

第7章 神经网络的仿真与分析 249

7.1 神经网络仿真概述 249

7.2 线性神经网络仿真分析 253

7.2.1 线性神经网络应用函数 253

7.2.2 线性神经网络仿真设计分析 256

7.3 感知器网络仿真分析 261

7.3.1 感知器神经网络应用函数 261

7.3.2 感知器神经网络仿真设计分析 264

7.4 径向神经网络仿真分析 269

7.4.1 径向神经网络应用函数 269

7.4.2 径向神经网络仿真设计分析 272

7.5 BP神经网络仿真分析 275

7.5.1 BP神经网络应用函数 275

7.5.2 BP神经网络仿真设计分析 284

7.6 自组织神经网络的函数及其MATLAB实现 289

7.7 Simulink神经网络仿真示例 299

7.7.1 设置神经网络模块 299

7.7.2 神经网络生成模块 301

第8章 模糊逻辑控制的仿真分析 304

8.1 模糊逻辑控制概述 304

8.2 模糊逻辑工具箱的图形界面 306

8.2.1 模糊推理系统图形用户界面介绍 306

8.2.2 模糊推理系统编辑器介绍 307

8.2.3 隶属度函数编辑器介绍 311

8.2.4 模糊规则编辑器 314

8.2.5 模糊规则观测窗 316

8.2.6 模糊推理输入/输出曲面观察器 316

8.3 模糊聚类 317

8.3.1 模糊C-均值聚类函数 317

8.3.2 减法聚类 318

8.3.3 基于减法聚类的模糊推理系统建模函数 320

8.3.4 模糊C-均值和减法聚类的图形用户界面 320

8.4 模糊控制的相关函数 324

8.4.1 模糊推理系统的建立、修改与管理存储相关函数 326

8.4.2 模糊规则建立与修改相关函数 331

8.4.3 模糊推理计算与解模糊化的相关函数 332

8.5 模糊与PID控制器仿真设计 334

8.5.1 FIS与Simulink的连接 335

8.5.2 模糊-PI双模控制系统仿真设计 338

8.5.3 模糊与PID双控制器仿真设计 345

8.5.4 模糊-PID控制器仿真设计 347

第9章 Simulink建模与仿真在通信系统中的应用 349

9.1 通信系统仿真方法介绍 349

9.1.1 求解动态系统建模的状态方程方法 349

9.1.2 蒙特卡罗法 352

9.1.3 混合法 355

9.2 信源与信道模型 357

9.2.1 随机数产生器 358

9.2.2 泊松分布产生器 359

9.2.3 伯努利产生器 360

9.2.4 加性高斯白噪声信道 361

9.2.5 错误概率信道 362

9.3 滤波器模型 363

9.3.1 滤波的相关操作 363

9.3.2 滤波器的实现分析 373

9.4 调制与解调 376

9.4.1 基带模型与调制通带分析 376

9.4.2 解调与模拟调制模型分析 377

9.4.3 解调与数字调制模型分析 384

9.5 模拟线性调制 393

9.5.1 常规双边带调幅 394

9.5.2 抑制载波双边带调幅 399

9.5.3 单边带调幅 401

9.6 蒙特卡罗仿真的精度分析 405

9.6.1 蒙特卡罗仿真次数与精度的联系 405

9.6.2 蒙特卡罗仿真次数的算法 409

参考文献 411

《MATLAB/Simulink建模与仿真实例精讲》可作为广大在校本科生和研究生的学习用书，也可以作为广大科研人员、学者、工程技术人员的参考用书。全书共分9章。第1章介绍了MATLAB及Simulink仿真基础知识，包括MATLAB简介、MATLAB R2009的基本操作、仿真的一般过程与步骤等内容；第2章介绍了MATLAB的文件结构及其绘图介绍，包括MATLAB的程序结构、M文件和基本图形绘制等内容；第3章介绍了Simulink仿真基础，包括Simulink操作概述、Simulink模块处理分析、系统的仿真等内容；第4章介绍了Simulink建模与仿真高级应用，包括Simulink模块子系统和S-函数建模与仿真等内容；第5章介绍了Simulink在控制系统中的应用，包括连续时间系统建模与仿真分析、离散系统建模与仿真分析等内容；第6章介绍了Simulink在电力系统的建模与仿真的应用，包括电力系统的模型分析、交直流调速系统的仿真分析等内容；第7章介绍了神经网络的仿真与分析，包括神经网络仿真的概述、Simulink神经网络仿真示例等内容；第8章介绍了模糊逻辑控制的仿真分析，包括模糊逻辑控制概述、模糊逻辑控制的仿真分析应用示例等内容；第9章介绍了Simulink建模与仿真在通信系统中的应用，包括通信系统仿真的方法介绍、及MATLAB/Simulink在通信系统中的应用等内容。

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