基于MATLAB/Simulink系统仿真权威指南

前言

第1章 MATLAB简介

1.1 MATLAB的发展史

1.2 MATLAB的特点及应用领域

1.3 MATLAB R2012a的工作环境

1.3.1 操作界面简介

1.3.2 Command Window

1.3.3 Command History窗口

1.3.4 输入变量

1.3.5 Current Folder窗口和路径管理

1.3.6 搜索路径

1.3.7 Workspace和变量编辑器

1.3.8 存取数据文件

1.4 MATLAB R2012a的帮助系统

1.4.1 纯文本帮助

1.4.2 演示帮助

1.4.3 帮助文件目录

1.4.4 帮助文件索引

1.5 小结

第2章 Simulink简介

2.1 Simulink的基本介绍

2.1.1 功能

2.1.2 特点

2.2 Simulink的导引

2.2.1 Simulink的安装

2.2.2 Simulink的工作环境

2.2.3 Simulink模型实例

2.3 Simulink的工作原理

2.3.1 动态系统的计算机仿真

2.3.2 Simulink求解器

2.4 Simulink的组成

2.4.1 应用工具箱

2.4.2 扩展的模块库

2.5 Simulink环境的设置

2.5.1 Simulink Preferences对话框

2.5.2 Simulink环境设置

2.6 小结

第3章 Simulink基础

3.1 Simulink基本操作

3.1.1 Simulink的窗口和菜单

3.1.2 打开系统模型

3.1.3 输入Simulink命令

3.1.4 保存系统模型

3.1.5 打印模型框图及生成报告

3.1.6 常用鼠标和键盘操作

3.2 Simulink模块

3.2.1 Simulink模块库简介

3.2.2 连续模块库

3.2.3 离散模块库

3.2.4 查找表模块库

3.2.5 数学运算模块库

3.2.6 不连续模块库

3.2.7 信号布线模块库

3.2.8 信号输出模块库

3.2.9 源模块库

3.2.10 其他专业模块库

3.3 Simulink系统模型的构建

3.3.1 Simulink库浏览器的基本操作

3.3.2 模块的选择与连接

3.3.3 模块的参数设置

3.4 管理模型的版本

3.4.1 导引

3.4.2 管理模型属性

3.4.3 模型文件更改通知

3.4.4 指定当前用户

3.4.5 查看和编辑模型的信息与历史

3.4.6 修改模型的历史

3.5 小结

第4章 Simulink模块操作

4.1 模块操作

4.1.1 Simulink模块类型

4.1.2 自动连接模块

4.1.3 手动连接模块

4.2 改变模块外观

4.2.1 改变模块方向

4.2.2 改变模块名称

4.2.3 指定方块图颜色

4.3 设置模块参数

4.3.1 设置模块特定参数

4.3.2 来自工作区的模块参数

4.4 标注方块图

4.4.1 编辑标注

4.4.2 在标注中使用TeX格式命令

4.5 Block Properties对话框

4.6 显示模块输出

4.6.1 设置输出提示

4.6.2 模块输出提示选项

4.7 控制和显示模块的执行顺序

4.7.1 指定模块优先级

4.7.2 显示模块执行顺序

4.8 查找表编辑器

4.8.1 编辑查询表数值

4.8.2 显示N-维表

4.8.3 绘制LUT表曲线

4.8.4 编辑自定义LUT模块

4.9 小结

第5章 Simulink信号操作

5.1 重要概念

5.1.1 信号

5.1.2 信号的采样时间

5.1.3 样本信号

5.1.4 帧信号

5.2 信号基础

5.2.1 信号属性分类

5.2.2 信号的线型

5.2.3 确定输出信号的维数

5.2.4 确定信号及参数维数的准则

5.2.5 输入和参数的标量扩展

5.2.6 设置信号属性

5.3 Scope模块的高级使用技术

5.3.1 Scope模块的使用

5.3.2 悬浮Scope模块的使用

5.4 显示信号

5.4.1 显示信号属性

5.4.2 信号标签

5.4.3 信号标签的传递

5.4.4 操作信号标签

5.5 多维数组信号的连接

5.6 信号组操作

5.6.1 创建信号组

5.6.2 编辑信号组

5.6.3 编辑信号

5.6.4 编辑波形

5.6.5 设置输入信号的时间范围

5.6.6 输出信号组数据及波形

5.6.7 用信号组仿真

5.6.8 仿真选项对话框

5.7 复合信号

5.7.1 混合信号

5.7.2 总线信号

5.7.3 总线对象

5.8 小结

第6章 创建Simulink模型

6.1 创建模型的要素

6.1.1 方块图

6.1.2 系统函数

6.1.3 状态

6.1.4 模块参数

6.1.5 模块采样时间

6.1.6 用户模块

6.1.7 系统和子系统

6.1.8 信号

6.1.9 模块方法和模型方法

6.1.10 仿真算法

6.2 Simulink开放式动态系统建模

6.3 动态系统数学模型分类

6.3.1 常微分方程

6.3.2 差分方程

6.3.3 组合系统

6.4 建立动态Simulink模型

6.4.1 简单系统的仿真分析

6.4.2 离散系统的仿真分析

6.4.3 线性系统仿真分析

6.4.4 混合系统设计分析

6.4.5 Simulink的调试技术

6.4.6 避免无效循环

6.4.7 建模提示

6.5 小结

第7章 Simulink仿真设置

7.1 仿真基础

7.1.1 设置仿真参数

7.1.2 控制仿真执行

7.1.3 交互运行仿真

7.2 设置仿真算法

7.2.1 设置仿真时间

7.2.2 设置仿真算法

7.2.3 设置仿真步长

7.2.4 计算仿真步长

7.2.5 设置误差容限

7.3 工作区输入/输出设置

7.3.1 从基本工作区中装载输入

7.3.2 把输出结果保存到工作区

7.3.3 装载和保存状态

7.3.4 设置输出选项

7.4 输出信号的显示

7.4.1 Scope模块和XY Graph模块的使用

7.4.2 悬浮Scope模块和Display模块的使用

7.4.3 返回变量的使用

7.4.4 To Workspace模块的使用

7.5 小结

第8章 系统过零检测及积分器使用

8.1 过零检测

8.1.1 过零检测的工作方式

8.1.2 过零检测的实现方式

8.1.3 使用过零检测

8.1.4 关闭过零检测

8.2 系统代数环的概念与解决方案

8.2.1 代数环概念

8.2.2 非代数的直接馈通环

8.2.3 切断代数环

8.2.4 消除代数环

8.2.5 高亮显示代数环

8.3 高级积分器

8.3.1 积分器模块参数对话框

8.3.2 创建自重置积分器

8.4 仿真诊断选项设置

8.4.1 仿真算法诊断设置

8.4.2 采样时间诊断设置

8.4.3 数据验证诊断设置

8.5 小结

第9章 Simulink子系统技术

9.1 子系统介绍

9.1.1 Simulink子系统定义

9.1.2 创建子系统

9.1.3 浏览层级子系统

9.2 高级子系统技术

9.2.1 使能子系统

9.2.2 触发子系统

9.2.3 触发使能子系统

9.2.4 创建交替执行子系统

9.3 控制流语句

9.3.1 If-else控制流语句

9.3.2 Switch控制流语句

9.3.3 While控制流语句

9.3.4 For控制流语句

9.3.5 Stateflow图和控制流语句的比较

9.4 小结

第10章 子系统封装

10.1 封装子系统概述

10.2 封装编辑器

10.2.1 Icon选项卡的设置

10.2.2 Parameters选项卡的设置

10.2.3 Initialization选项卡的设置

10.2.4 Documentation选项卡的设置

10.3 创建封装模块的动态对话框

10.3.1 设置封装模块对话框参数

10.3.2 预定义封装对话框参数

10.4 自定义库操作

10.4.1 建立和使用库

10.4.2 库连接状态

10.4.3 显示库关联及信息

10.4.4 把用户库添加到Simulink库浏览器中

10.5 小结

第11章 系统仿真过程

11.1 启动仿真过程

11.1.1 仿真入门

11.1.2 用菜单方式启动仿真

11.1.3 仿真过程诊断

11.2 仿真配置

11.2.1 求解器的概念

11.2.2 仿真的设置

11.2.3 诊断设置

11.3 优化仿真性能

11.3.1 提高仿真速度

11.3.2 提高仿真精度

11.4 小结

第12章 模型调试

12.1 模型调试

12.1.1 启动调试器

12.1.2 调试器的图形用户接口

12.1.3 调试器的命令行接口

12.1.4 调试器命令

12.2 调试器控制

12.2.1 连续运行仿真

12.2.2 继续仿真

12.2.3 单步运行仿真

12.3 设置断点

12.3.1 设置无条件断点

12.3.2 设置有条件断点

12.4 显示仿真信息

12.4.1 显示模块I/O

12.4.2 显示代数环信息

12.4.3 显示系统状态

12.4.4 显示求解器信息

12.5 显示模型信息

12.5.1 显示模型中模块的执行顺序

12.5.2 显示模块

12.6 小结

第13章 S-函数

13.1 S-函数概述

13.1.1 S-函数的定义

13.1.2 S-函数的工作方式

13.2 在模型中创建S-函数

13.2.1 在模型中使用S-函数

13.2.2 向S-函数中传递参数

13.2.3 何时使用S-函数

13.3 S-函数的概念

13.3.1 直接馈通

13.3.2 动态设置数组维数

13.3.3 设置采样时间和偏移量

13.4 编写M语言S-函数

13.4.1 M文件S-函数模板

13.4.2 定义S-Function模块特征

13.5 M文件S-函数范例

13.5.1 无状态M文件S-函数

13.5.2 连续状态S-函数

13.5.3 离散状态S-函数

13.6 小结

第14章 Stateflow建模与应用

14.1 有限状态机简介

14.1.1 Stateflow的定义

14.1.2 状态图编辑器

14.1.3 状态

14.1.4 迁移

14.1.5 数据与事件

14.1.6 对象的命名规则

14.2 Stateflow状态图

14.2.1 状态

14.2.2 迁移

14.2.3 计时器状态图

14.2.4 数据与事件

14.2.5 动作

14.2.6 自动创建对象

14.3 Stateflow流程图

14.3.1 流程图与节点

14.3.2 建立流程图

14.4 层次结构

14.4.1 层次的概念

14.4.2 迁移的层次

14.4.3 历史节点

14.4.4 子状态图

14.4.5 层次状态图中的流程图

14.5 并行机制

14.5.1 设置状态关系

14.5.2 并行状态活动顺序配置

14.5.3 本地事件广播

14.5.4 直接事件广播

14.5.5 隐含事件和条件

14.6 Stateflow其他对象

14.6.1 真值表

14.6.2 图形函数

14.6.3 图形盒

14.6.4 Simulink函数调用

14.6.5 目标

14.7 综合应用

14.7.1 计时器

14.7.2 交通灯

14.8 小结

第15章 控制仿真系统

15.1 Simulink仿真的参数设置

15.1.1 系统模型的实时操作与仿真参数设置

15.1.2 Solver选项卡的参数设置

15.1.3 Data Import/Export选项卡的参数设置

15.2 控制系统的Simulink仿真

15.2.1 利用Simulink系统仿真模型的仿真处理

15.2.2 利用Simulink动态结构图的仿真处理

15.3 控制系统的线性分析

15.3.1 滑艇动态方程及其线性化

15.3.2 Linear Analysis Tool

15.3.3 LTI系统对象

15.4 线性控制系统设计分析

15.4.1 控制系统工具箱简介

15.4.2 系统分析与设计简介

15.4.3 单输入单输出系统设计工具

15.5 非线性控制系统设计简介

15.6 小结

第16章 神经网络仿真系统

16.1 神经网络工具箱简介

16.1.1 神经元模型

16.1.2 神经网络结构

16.1.3 MATLAB神经网络工具箱的使用

16.2 感知器

16.2.1 感知器的网络结构

16.2.2 感知器的图形解释

16.3 BP神经网络

16.3.1 BP神经网络介绍

16.3.2 MATLAB中BP神经网络的重要函数和基本功能

16.4 RBF神经网络

16.4.1 RBF神经网络

16.4.2 RBF神经网络传递函数

16.4.3 RBF神经网络的创建与学习过程

16.5 自组织竞争神经网络

16.5.1 网络结构

16.5.2 竞争学习规则

16.5.3 竞争网络的训练过程

16.6 基于Simulink的神经网络模块

16.6.1 模块的设置

16.6.2 模块的生成

16.7 基于Simulink的神经网络控制系统

16.7.1 神经网络模型预测控制器

16.7.2 反馈线性化控制器

16.7.3 模型参考控制器

16.8 小结

第17章 电力仿真系统

17.1 同步发电机模型

17.1.1 同步发电机等效电路

17.1.2 简化同步电机模块

17.1.3 同步电机模块

17.2 电力变压器模型

17.2.1 三相变压器等效电路

17.2.2 双绕组三相变压器模块

17.2.3 互感线圈

17.2.4 其他

17.3 输电线路模型

17.3.1 输电线路等效电路

17.3.2 RLC串联支路模块

17.3.3 PI型等效电路模块

17.3.4 分布参数线路模块

17.4 负荷模型

17.4.1 静态负荷模块

17.4.2 三相动态负荷模块

17.4.3 异步电动机模块

17.5 小结

附录A Simulink基本模块的功能简介

参考文献

Simulink是MATLAB最重要的组件之一，它提供一个动态系统建模、仿真和综合分析的集成环境。Simulink已成为国内外高等院校高等数学、数值分析、数字信号处理、自动控制理论以及工程应用等课程的基本教学工具。
　　全书共分为17章，从MATLAB简介开始，详细介绍了Simulink的基础知识、模块操作、信号操作、仿真设置、积分器使用、子系统技术、系统仿真过程、模型的调试、编写M语言S-函数及Stateflow建模等内容。在《基于MATLAB/Simulink系统仿真权威指南》最后还重点介绍了控制系统仿真系统、神经网络仿真系统、电力系统仿真系统的原理及其运用。
　　《基于MATLAB/Simulink系统仿真权威指南》按逻辑编排，自始至终用实例描述，是一本简明的Simulink综合性参考书。《基于MATLAB/Simulink系统仿真权威指南》深入浅出，实例引导，讲解翔实，既可以作为高等院校理工科的研究生、本科生的教材，也可作为广大科研和工程技术人员的参考用书。