MATLAB/Simulink系統(tǒng)仿真超級學習手冊

目　錄
第1章　系統(tǒng)仿真與MATLAB/Simulink　1
1．1　系統(tǒng)仿真技術(shù)概述　1
1．2　MATLAB簡介　2
1．2．1　MATLAB發(fā)展史　2
1．2．2　MATLAB產(chǎn)品說明　3
1．2．3　MATLAB/Simulink的特點　4
1．3　MATLAB/Simulink應用示例　5
1．4　本章小結(jié)　7
第2章　MATLAB編程基礎(chǔ)　8
2．1　MATLAB工作環(huán)境　8
2．1．1　MATLAB主界面　8
2．1．2　MATLAB文本編輯窗口　13
2．1．3　MATLAB幫助使用　14
2．2　MATLAB語言基本元素　16
2．2．1　變量　16
2．2．2　賦值語句　17
2．2．3　矩陣及其元素表示　18
2．3　MATLAB下矩陣的運算　20
2．3．1　矩陣的代數(shù)運算　20
2．3．2　矩陣的關(guān)系運算　23
2．3．3　矩陣的邏輯運算　24
2．4　MATLAB的程序流程控制　24
2．4．1　循環(huán)控制結(jié)構(gòu)　24
2．4．2　條件選擇結(jié)構(gòu)　26
2．5　M文件的編寫　27
2．5．1　腳本文件　27
2．5．2　函數(shù)文件　28
2．6　MATLAB的圖形繪制　30
2．6．1　二維圖形的繪制　30
2．6．2　三維圖形的繪制　37
2．6．3　PLOT工具欄　40
2．6．4　圖形對象屬性設(shè)置　41
2．7　MATLAB編程實例　43
2．7．1　漢諾塔問題　44
2．7．2　MATLAB在自動控制中的應用　45
2．7．3　MATLAB在電力信號分析處理中的應用　46
2．8　本章小結(jié)　48
第3章　Simulink仿真基礎(chǔ)　49
3．1　Simulink仿真環(huán)境　49
3．2　Simulink模塊庫　51
3．2．1　標準Simulink模塊庫　51
3．2．2　專業(yè)模塊庫　52
3．3　Simulink基本操作　53
3．3．1　模塊的基本操作　53
3．3．2　信號線的基本操作　54
3．3．3　系統(tǒng)模型的基本操作　54
3．3．4　子系統(tǒng)建立　56
3．4　Simulink系統(tǒng)建模　57
3．5　Simulink運行仿真　60
3．5．1　運行仿真過程　60
3．5．2　仿真參數(shù)設(shè)置　62
3．5．3　示波器的使用　63
3．6　Simulink仿真示例　66
3．6．1　一般控制系統(tǒng)中的仿真　66
3．6．2　簡單電路系統(tǒng)中的仿真　67
3．7　本章小結(jié)　70
第4章　動態(tài)系統(tǒng)的Simulink仿真　71
4．1　簡單系統(tǒng)仿真　71
4．1．1　簡單系統(tǒng)的基本概念　71
4．1．2　簡單系統(tǒng)的仿真分析　71
4．2　離散系統(tǒng)仿真　74
4．2．1　離散系統(tǒng)的基本概念　74
4．2．2　離散系統(tǒng)的仿真分析　75
4．2．3　線性離散系統(tǒng)的基本概念　76
4．2．4　線性離散系統(tǒng)的仿真分析　77
4．3　連續(xù)系統(tǒng)仿真　79
4．3．1　連續(xù)系統(tǒng)的基本概念　80
4．3．2　連續(xù)系統(tǒng)的仿真分析　80
4．3．3　線性連續(xù)系統(tǒng)的基本概念　83
4．3．4　線性連續(xù)系統(tǒng)的仿真分析　84
4．4　混合系統(tǒng)仿真　86
4．4．1　混合系統(tǒng)仿真技術(shù)概述　86
4．4．2　混合系統(tǒng)仿真實例一：通信系統(tǒng)　87
4．4．3　混合系統(tǒng)仿真實例二：行駛控制系統(tǒng)　90
4．5　Simulink的調(diào)試技術(shù)　93
4．5．1　Simulink調(diào)試器啟動　93
4．5．2　調(diào)試器的操作設(shè)置與功能　93
4．5．3　系統(tǒng)調(diào)試實例　95
4．6　本章小結(jié)　98
第5章　Simulink子系統(tǒng)　99
5．1　Simulink簡單子系統(tǒng)　99
5．1．1　簡單子系統(tǒng)的生成　99
5．1．2　子系統(tǒng)的基本操作　100
5．2　Simulink高級子系統(tǒng)　100
5．2．1　條件執(zhí)行子系統(tǒng)的建立方法　101
5．2．2　使能子系統(tǒng)　102
5．2．3　觸發(fā)子系統(tǒng)　104
5．2．4　觸發(fā)使能子系統(tǒng)　106
5．2．5　原子子系統(tǒng)　107
5．2．6　其他子系統(tǒng)介紹　108
5．3　Simulink子系統(tǒng)的封裝　109
5．3．1　子系統(tǒng)封裝的概念　109
5．3．2　創(chuàng)建子系統(tǒng)封裝模塊　110
5．3．3　子系統(tǒng)封裝實例　112
5．4　Simulink模塊庫技術(shù)　114
5．4．1　模塊庫的概念及應用　114
5．4．2　建立與使用模塊庫　114
5．4．3　庫模塊與引用模塊的關(guān)聯(lián)　115
5．4．4　可配置子系統(tǒng)　117
5．5　本章小結(jié)　118
第6章　Simulink命令行仿真　119
6．1　使用命令行方式建立系統(tǒng)模型　119
6．1．1　關(guān)于系統(tǒng)模型的命令　120
6．1．2　關(guān)于模塊的命令　122
6．1．3 關(guān)于連線的命令　123
6．1．4　關(guān)于參數(shù)的命令　123
6．1．5　關(guān)于路徑名的命令　125
6．1．6　其他命令　125
6．1．7　命令行方式建立系統(tǒng)模型實例　126
6．2　Simulink與MATLAB的接口　127
6．2．1　由MATLAB工作空間變量設(shè)置系統(tǒng)模塊參數(shù)　127
6．2．2　將信號輸出到MATLAB工作空間中　127
6．2．3　使用工作空間變量作為系統(tǒng)輸入信號　128
6．2．4　MATLAB Function與Function模塊　128
6．3　使用命令行方式進行動態(tài)系統(tǒng)仿真　129
6．3．1　使用sim命令進行動態(tài)系統(tǒng)仿真　129
6．3．2　simset與simget命令的使用　133
6．3．3　simplot命令的使用　137
6．4　使用MATLAB腳本分析動態(tài)系統(tǒng)　137
6．4．1　蹦極跳的安全性分析　137
6．4．2　汽車行駛控制系統(tǒng)中控制器的調(diào)節(jié)　139
6．5　Simulink系統(tǒng)仿真常見問題　140
6．5．1　系統(tǒng)狀態(tài)的確定　141
6．5．2　系統(tǒng)平衡點的確定　142
6．5．3　非線性系統(tǒng)的線性化處理　143
6．5．4　回調(diào)函數(shù)　144
6．6　本章小結(jié)　146
第7章　S-function　147
7．1　S-function概述　147
7．1．1　S-function的基本概念　147
7．1．2　S-function的幾個相關(guān)概念　148
7．1．3　S-function模塊　151
7．1．4　在模型中使用S-function　152
7．1．5　向S-function傳遞參數(shù)　153
7．1．6　何時使用S-function　153
7．2　S-function的工作原理　154
7．2．1　Simulink模塊的數(shù)學關(guān)系　154
7．2．2　Simulink仿真流程　154
7．2．3　S-function仿真流程　155
7．2．4　S-function回調(diào)程序　155
7．3　編寫M文件S-function　156
7．3．1　M文件S-function概述　156
7．3．2　S-function參數(shù)　157
7．3．3　S-function的輸出　157
7．3．4　定義S-function的模塊特性　158
7．3．5　M文件S-function實例　158
7．4　編寫C MEX文件S-function　168
7．4．1　MEX文件S-function概述　169
7．4．2　SimStruct數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與工作向量　169
7．4．3　C MEX S-function仿真流程　171
7．4．4　C MEX S-function模板　172
7．4．5　C MEX S-function實例　174
7．4．6　S-Function Builder　176
7．5　M文件S-function與C MEX S-function的比較　183
7．6　本章小結(jié)　188
第8章　通信系統(tǒng)仿真　189
8．1　通信系統(tǒng)　189
8．1．1　通信系統(tǒng)的分類　189
8．1．2　通信系統(tǒng)的仿真方法　191
8．2　通信系統(tǒng)仿真模型　199
8．2．1　通信系統(tǒng)的基本模型　199
8．2．2　通信系統(tǒng)基本模塊　202
8．3　通信系統(tǒng)仿真命令　221
8．3．1　信源產(chǎn)生函數(shù)　221
8．3．2　信源編碼/解碼函數(shù)　222
8．3．3　信道模型函數(shù)　224
8．3．4　調(diào)制/解調(diào)函數(shù)　226
8．3．5　濾波器函數(shù)　226
8．4　通信系統(tǒng)仿真實例　228
8．5　本章小結(jié)　232
第9章　電力系統(tǒng)仿真　233
9．1　電力系統(tǒng)元件　233
9．1．1　同步發(fā)電機　233
9．1．2　電力變壓器　240
9．1．3　輸電線路　246
9．1．4　負荷　252
9．2　電力圖形分析界面模塊　253
9．2．1　配置參數(shù)　254
9．2．2　穩(wěn)態(tài)電壓電流　254
9．2．3　初始狀態(tài)設(shè)置　255
9．2．4　潮流計算　256
9．2．5　電機初始化　256
9．2．6　LTI視窗　257
9．2．7　阻抗依頻特性　257
9．2．8　FFT分析　258
9．2．9　報表生成　259
9．2．10　磁滯特性設(shè)計工具　259
9．2．11　計算RLC線路參數(shù)　260
9．3　電力系統(tǒng)仿真命令　261
9．3．1　電源及組件函數(shù)類型　261
9．3．2　發(fā)動機和發(fā)生器函數(shù)類型　263
9．3．3　感應測量函數(shù)類型　265
9．3．4　仿真分析函數(shù)類型　265
9．4　電力系統(tǒng)仿真實例　266
9．4．1　電力系統(tǒng)潮流計算　266
9．4．2　電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析　268
9．5　本章小結(jié)　270
第10章　控制系統(tǒng)仿真　271
10．1　控制系統(tǒng)基本概念　271
10．1．1　控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)　271
10．1．2　控制系統(tǒng)的數(shù)學模型　272
10．1．3　控制系統(tǒng)的性能指標　277
10．2　控制系統(tǒng)分析方法　279
10．2．1　時域分析法　279
10．2．2　根軌跡分析法　283
10．2．3　頻域分析法　287
10．2．4　狀態(tài)空間分析法　292
10．3　控制系統(tǒng)仿真模塊　302
10．3．1　Simulink標準模塊庫　302
10．3．2　控制系統(tǒng)工具箱　307
10．4　控制系統(tǒng)仿真命令　310
10．4．1　模型命令　310
10．4．2　分析命令　312
10．4．3　設(shè)計命令　313
10．5　控制系統(tǒng)仿真實例　314
10．6　本章小結(jié)　319
第11章　模糊控制仿真　320
11．1　模糊理論的基本概念　320
11．1．1　模糊集合　320
11．1．2　模糊關(guān)系　322
11．1．3　模糊邏輯　322
11．1．4　模糊語言　322
11．1．5 模糊推理　323
11．2　模糊控制的基本概念　324
11．2．1　模糊控制系統(tǒng)的組成　324
11．2．2　模糊控制系統(tǒng)的設(shè)計　327
11．3　模糊推理系統(tǒng)　330
11．3．1　模糊推理系統(tǒng)的圖形用戶界面　330
11．3．2　模糊推理系統(tǒng)編輯器　331
11．3．3　隸屬函數(shù)編輯器　335
11．3．4　模糊規(guī)則編輯器　337
11．3．5　模糊規(guī)則觀察器　343
11．3．6　曲面觀察器　344
11．3．7　模糊系統(tǒng)設(shè)計實例　346
11．4　模糊控制系統(tǒng)仿真　351
11．4．1　模糊邏輯工具箱簡介　352
11．4．2　FIS與模糊邏輯控制器連接　353
11．4．3　模糊控制系統(tǒng)的仿真　354
11．4．4　MATLAB自帶模糊控制系統(tǒng)示例　361
11．5　本章小結(jié)　363
第12章　神經(jīng)網(wǎng)絡仿真　364
12．1　神經(jīng)網(wǎng)絡的基本概念　364
12．1．1　生物神經(jīng)元　364
12．1．2　人工神經(jīng)網(wǎng)絡　365
12．1．3　神經(jīng)網(wǎng)絡的結(jié)構(gòu)　366
12．1．4　神經(jīng)網(wǎng)絡的學習　367
12．2　神經(jīng)網(wǎng)絡工具箱　368
12．2．1　神經(jīng)網(wǎng)絡工具箱簡介　369
12．2．2　神經(jīng)網(wǎng)絡函數(shù)擬合　370
12．2．3　神經(jīng)網(wǎng)絡模式識別　379
12．2．4　神經(jīng)網(wǎng)絡數(shù)據(jù)聚類　383
12．2．5　神經(jīng)網(wǎng)絡時間序列預測　386
12．2．6　神經(jīng)網(wǎng)絡函數(shù)命令　389
12．3　神經(jīng)網(wǎng)絡與Simulink　393
12．3．1　神經(jīng)網(wǎng)絡Simulink模塊　394
12．3．2　神經(jīng)網(wǎng)絡Simulink建?！?96
12．4　自定義神經(jīng)網(wǎng)絡　398
12．4．1　自定義神經(jīng)網(wǎng)絡函數(shù)命令　398
12．4．2　神經(jīng)網(wǎng)絡數(shù)據(jù)管理GUI　400
12．5　本章小結(jié)　403
附錄　404
參考文獻　419