MATLAB/Simulink建模與仿真實(shí)例精講

前言
第1章 MATLAB及Simulink仿真基礎(chǔ) 1
1.1 MATLAB概述 1
1.1.1 MATLAB發(fā)展史 1
1.1.2 MATLAB的功能與特點(diǎn) 2
1.1.3 MATLAB系統(tǒng)組成 3
1.1.4 MATLAB R2009a的新特點(diǎn) 3
1.2 MATLAB R2009a的基本操作 4
1.2.1 MATLAB R2009a的安裝與激活 4
1.2.2 操作界面 10
1.2.3 幫助系統(tǒng) 13
1.3 MATLAB的語言特點(diǎn) 16
1.3.1 MATLAB語言結(jié)構(gòu) 16
1.3.2 MATLAB常用命令操作 18
1.4 MATLAB的結(jié)構(gòu)與基本運(yùn)算 24
1.4.1 MATLAB的結(jié)構(gòu) 24
1.4.2 MATLAB的基本運(yùn)算 26
1.5 多項(xiàng)式與數(shù)據(jù)擬合分析 37
1.5.1 多項(xiàng)式介紹 37
1.5.2 數(shù)據(jù)的插值 39
1.5.3 數(shù)據(jù)擬合分析 41
1.6 仿真的一般過程與步驟 42
1.6.1 仿真的一般過程 42
1.6.2 仿真的一般步驟 42
1.7 系統(tǒng)建模仿真方法與仿真工具的關(guān)系 43
第2章 MATLAB的文件結(jié)構(gòu)及其繪圖介紹 46
2.1 MATLAB的程序結(jié)構(gòu) 46
2.1.1 if分支結(jié)構(gòu) 46
2.1.2 循環(huán)結(jié)構(gòu) 48
2.1.3 switch分支結(jié)構(gòu) 50
2.2 M文件 51
2.2.1 數(shù)據(jù)文件 51
2.2.2 M文件簡(jiǎn)介 52
2.3 函數(shù)文件的分析 57
2.3.1 調(diào)用函數(shù) 57
2.3.2 函數(shù)的參數(shù) 59
2.3.3 局部變量與全局變量 64
2.4 MATLAB的繪圖功能 65
2.4.1 二維圖形繪制 65
2.4.2 三維圖形繪制 71
2.5 圖形的燈光設(shè)置 73
2.5.1 圖形燈光設(shè)置對(duì)象 73
2.5.2 添加燈光效果 74
第3章 Simulink仿真基礎(chǔ) 76
3.1 Simulink概述 76
3.1.1 Simulink簡(jiǎn)介 76
3.1.2 Simulink的啟動(dòng)與退出 77
3.2 Simulink模塊處理分析 78
3.2.1 Simulink仿真模型構(gòu)成 78
3.2.2 仿真的過程 78
3.3 系統(tǒng)的仿真 79
3.3.1 模塊的基本操作 79
3.3.2 仿真參數(shù)的設(shè)置 84
3.4 Simulink模塊庫簡(jiǎn)介 88
3.4.1 常用模塊庫 88
3.4.2 連續(xù)系統(tǒng)模塊庫 94
3.4.3 非連續(xù)系統(tǒng)模塊庫 97
3.4.4 離散系統(tǒng)模塊庫 98
3.4.5 邏輯與位操作模塊庫 100
3.4.6 數(shù)學(xué)操作模塊庫 100
3.4.7 表格查詢模塊庫 102
3.4.8 端口與子系統(tǒng)模塊庫 105
3.4.9 信號(hào)屬性操作模塊庫 105
3.4.10 信號(hào)路由模塊庫 105
3.4.11 接收模塊庫 108
3.4.12 信號(hào)源模塊庫 110
3.4.13 用戶自定義功能模塊庫 110
3.5 Simulink仿真示例 112
第4章 Simulink建模與仿真高級(jí)應(yīng)用 115
4.1 系統(tǒng)仿真建模的要求 115
4.2 Simulink模塊子系統(tǒng) 115
4.2.1 子系統(tǒng)的生成與封裝 116
4.2.2 觸發(fā)子系統(tǒng) 119
4.2.3 使能子系統(tǒng) 121
4.2.4 觸發(fā)使能子系統(tǒng) 122
4.2.5 受控子系統(tǒng) 124
4.3 S-函數(shù)建模與仿真 129
4.3.1 S-函數(shù)介紹 129
4.3.2 M文件的S-函數(shù) 134
4.3.3 S-函數(shù)示例 143
4.4 Simulink的命令仿真 149
4.4.1 使用命令創(chuàng)建Simulink仿真模型 149
4.4.2 Simulink命令行仿真技術(shù) 153
第5章 Simulink在控制系統(tǒng)中的應(yīng)用 158
5.1 連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)建模與仿真分析 158
5.1.1 線性連續(xù)時(shí)間系統(tǒng) 158
5.1.2 非線性連續(xù)時(shí)間系統(tǒng) 167
5.2 離散系統(tǒng)建模與仿真分析 173
5.2.1 離散時(shí)間系統(tǒng)建模介紹 173
5.2.2 定常離散時(shí)間系統(tǒng)建模與仿真 174
5.2.3 非線性離散時(shí)間系統(tǒng)建模與仿真 176
5.3 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析與示例 177
5.3.1 簡(jiǎn)單閉環(huán)控制系統(tǒng)的仿真分析 177
5.3.2 多閉環(huán)控制系統(tǒng)的仿真分析 185
5.4 PID控制器的微積分分析 193
5.4.1 比例控制及性能分析 194
5.4.2 比例積分控制及性能分析 196
5.4.3 比例微分控制及性能分析 197
5.5 Simulink仿真在PID控制器中的設(shè)計(jì) 199
5.5.1 Ziegler-Nichols整定法及其MATLAB實(shí)現(xiàn) 199
5.5.2 Ziegler-Nichols整定法的Simulink仿真設(shè)計(jì) 201
5.5.3 臨界比例帶法 202
第6章 Simulink在電力系統(tǒng)的建模與仿真應(yīng)用 204
6.1 電力系統(tǒng)的模型分析 204
6.1.1 電力系統(tǒng)仿真工具箱介紹 204
6.1.2 Park變換分析 212
6.1.3 三相橋式全控制電流電路分析 215
6.2 直流調(diào)速系統(tǒng)的仿真分析 219
6.2.1 直流調(diào)整速系統(tǒng)控制方法分析 219
6.2.2 開環(huán)直流調(diào)速控制系統(tǒng)與仿真分析 222
6.2.3 直流調(diào)速閉環(huán)控制系統(tǒng)仿真分析 227
6.3 交流電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)建模與仿真分析 232
6.3.1 交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速原理 232
6.3.2 Simulink建模與仿真在交流調(diào)速系統(tǒng)的分析 232
6.4 電力系統(tǒng)時(shí)域分析 235
6.4.1 電力系統(tǒng)不對(duì)稱運(yùn)行分析法 235
6.4.2 電力系統(tǒng)時(shí)域分析工具 239
6.5 電力系統(tǒng)仿真示例分析 243
第7章 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的仿真與分析 249
7.1 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)仿真概述 249
7.2 線性神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)仿真分析 253
7.2.1 線性神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用函數(shù) 253
7.2.2 線性神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)仿真設(shè)計(jì)分析 256
7.3 感知器網(wǎng)絡(luò)仿真分析 261
7.3.1 感知器神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用函數(shù) 261
7.3.2 感知器神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)仿真設(shè)計(jì)分析 264
7.4 徑向神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)仿真分析 269
7.4.1 徑向神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用函數(shù) 269
7.4.2 徑向神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)仿真設(shè)計(jì)分析 272
7.5 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)仿真分析 275
7.5.1 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用函數(shù) 275
7.5.2 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)仿真設(shè)計(jì)分析 284
7.6 自組織神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的函數(shù)及其MATLAB實(shí)現(xiàn) 289
7.7 Simulink神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)仿真示例 299
7.7.1 設(shè)置神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模塊 299
7.7.2 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)生成模塊 301
第8章 模糊邏輯控制的仿真分析 304
8.1 模糊邏輯控制概述 304
8.2 模糊邏輯工具箱的圖形界面 306
8.2.1 模糊推理系統(tǒng)圖形用戶界面介紹 306
8.2.2 模糊推理系統(tǒng)編輯器介紹 307
8.2.3 隸屬度函數(shù)編輯器介紹 311
8.2.4 模糊規(guī)則編輯器 314
8.2.5 模糊規(guī)則觀測(cè)窗 316
8.2.6 模糊推理輸入/輸出曲面觀察器 316
8.3 模糊聚類 317
8.3.1 模糊C-均值聚類函數(shù) 317
8.3.2 減法聚類 318
8.3.3 基于減法聚類的模糊推理系統(tǒng)建模函數(shù) 320
8.3.4 模糊C-均值和減法聚類的圖形用戶界面 320
8.4 模糊控制的相關(guān)函數(shù) 324
8.4.1 模糊推理系統(tǒng)的建立、修改與管理存儲(chǔ)相關(guān)函數(shù) 326
8.4.2 模糊規(guī)則建立與修改相關(guān)函數(shù) 331
8.4.3 模糊推理計(jì)算與解模糊化的相關(guān)函數(shù) 332
8.5 模糊與PID控制器仿真設(shè)計(jì) 334
8.5.1 FIS與Simulink的連接 335
8.5.2 模糊-PI雙模控制系統(tǒng)仿真設(shè)計(jì) 338
8.5.3 模糊與PID雙控制器仿真設(shè)計(jì) 345
8.5.4 模糊-PID控制器仿真設(shè)計(jì) 347
第9章 Simulink建模與仿真在通信系統(tǒng)中的應(yīng)用 349
9.1 通信系統(tǒng)仿真方法介紹 349
9.1.1 求解動(dòng)態(tài)系統(tǒng)建模的狀態(tài)方程方法 349
9.1.2 蒙特卡羅法 352
9.1.3 混合法 355
9.2 信源與信道模型 357
9.2.1 隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生器 358
9.2.2 泊松分布產(chǎn)生器 359
9.2.3 伯努利產(chǎn)生器 360
9.2.4 加性高斯白噪聲信道 361
9.2.5 錯(cuò)誤概率信道 362
9.3 濾波器模型 363
9.3.1 濾波的相關(guān)操作 363
9.3.2 濾波器的實(shí)現(xiàn)分析 373
9.4 調(diào)制與解調(diào) 376
9.4.1 基帶模型與調(diào)制通帶分析 376
9.4.2 解調(diào)與模擬調(diào)制模型分析 377
9.4.3 解調(diào)與數(shù)字調(diào)制模型分析 384
9.5 模擬線性調(diào)制 393
9.5.1 常規(guī)雙邊帶調(diào)幅 394
9.5.2 抑制載波雙邊帶調(diào)幅 399
9.5.3 單邊帶調(diào)幅 401
9.6 蒙特卡羅仿真的精度分析 405
9.6.1 蒙特卡羅仿真次數(shù)與精度的聯(lián)系 405
9.6.2 蒙特卡羅仿真次數(shù)的算法 409
參考文獻(xiàn) 411