MATLAB/Simulink系統(tǒng)仿真超級(jí)學(xué)習(xí)手冊（第2版）

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產(chǎn)品說明　2
1．2．2 MATLAB/Simulink的特點(diǎn)　3
1．3 MATLAB/Simulink應(yīng)用示例　4
1．4 本章小結(jié)　6
第　2章 MATLAB編程基礎(chǔ)　7
2．1 MATLAB工作環(huán)境　7
2．1．1 MATLAB主界面　7
2．1．2 MATLAB文本編輯窗口　12
2．1．3 MATLAB幫助文檔的使用　13
2．2 MATLAB語言的基本元素　15
2．2．1 變量　16
2．2．2 賦值語句　16
2．2．3 矩陣及其元素表示　17
2．3 MATLAB下矩陣的運(yùn)算　19
2．3．1 矩陣的代數(shù)運(yùn)算　20
2．3．2 矩陣的關(guān)系運(yùn)算　23
2．3．3 矩陣的邏輯運(yùn)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 條件選擇控制結(jié)構(gòu)　25
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　38
2．6．3 “繪圖”工具欄　41
2．6．4 圖形對(duì)象屬性設(shè)置　41
2．7 MATLAB編程實(shí)例　44
2．7．1 漢諾塔問題　44
2．7．2 MATLAB在自動(dòng)控制中的應(yīng)用　46
2．7．3 MATLAB在電力信號(hào)分析處理中的應(yīng)用　47
2．8 本章小結(jié)　48
第3章　Simulink仿真基礎(chǔ)　50
3．1 Simulink仿真環(huán)境　50
3．2 Simulink模塊庫　52
3．2．1 標(biāo)準(zhǔn)Simulink模塊庫　52
3．2．2 專業(yè)模塊庫　53
3．3 Simulink的基本操作　54
3．3．1 模塊的基本操作　54
3．3．2 信號(hào)線的基本操作　55
3．3．3 系統(tǒng)模型的基本操作　55
3．3．4 子系統(tǒng)建立　56
3．4 Simulink系統(tǒng)建?！?8
3．5 Simulink運(yùn)行仿真　60
3．5．1 運(yùn)行仿真過程　61
3．5．2 仿真參數(shù)設(shè)置　63
3．5．3 示波器的使用　64
3．6 Simulink仿真示例　67
3．6．1 一般控制系統(tǒng)中的仿真　67
3．6．2 簡單電路系統(tǒng)中的仿真　68
3．7 本章小結(jié)　71
第4章　動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的Simulink仿真　72
4．1 簡單系統(tǒng)仿真　72
4．1．1 簡單系統(tǒng)的基本概念　72
4．1．2 簡單系統(tǒng)的仿真分析　72
4．2 離散系統(tǒng)仿真　75
4．2．1 離散系統(tǒng)的基本概念　75
4．2．2 離散系統(tǒng)的Simulink仿真分析　76
4．2．3 線性離散系統(tǒng)的基本概念　78
4．2．4 線性離散系統(tǒng)的仿真分析　79
4．3 連續(xù)系統(tǒng)仿真　81
4．3．1 連續(xù)系統(tǒng)的基本概念　81
4．3．2 連續(xù)系統(tǒng)的Simulink仿真分析　82
4．3．3 線性連續(xù)系統(tǒng)的基本概念　85
4．3．4 線性連續(xù)系統(tǒng)的仿真分析　86
4．4 混合系統(tǒng)仿真　88
4．4．1 混合系統(tǒng)仿真技術(shù)概述　88
4．4．2 混合系統(tǒng)仿真實(shí)例一：通信系統(tǒng)　89
4．4．3 混合系統(tǒng)仿真實(shí)例二：汽車行駛控制系統(tǒng)　91
4．5 Simulink的調(diào)試技術(shù)　94
4．5．1 Simulink調(diào)試器啟動(dòng)　95
4．5．2 調(diào)試器的操作設(shè)置與功能　95
4．5．3 系統(tǒng)調(diào)試實(shí)例　97
4．6 本章小結(jié)　99
第5章　Simulink子系統(tǒng)　101
5．1 Simulink簡單子系統(tǒng)　101
5．1．1 簡單子系統(tǒng)的生成　101
5．1．2 子系統(tǒng)的基本操作　102
5．2 Simulink高級(jí)子系統(tǒng)　102
5．2．1 條件執(zhí)行子系統(tǒng)的建立方法　103
5．2．2 使能子系統(tǒng)　104
5．2．3 觸發(fā)子系統(tǒng)　106
5．2．4 觸發(fā)使能子系統(tǒng)　109
5．2．5 原子子系統(tǒng)　109
5．2．6 其他子系統(tǒng)介紹　111
5．3 Simulink子系統(tǒng)的封裝　112
5．3．1 子系統(tǒng)封裝的概念　112
5．3．2 創(chuàng)建子系統(tǒng)封裝模塊　112
5．3．3 子系統(tǒng)封裝實(shí)例　114
5．4 Simulink模塊庫技術(shù)　116
5．4．1 模塊庫的概念及應(yīng)用　116
5．4．2 建立與使用模塊庫　117
5．4．3 庫模塊與引用模塊的關(guān)聯(lián)　118
5．4．4 可配置子系統(tǒng)　119
5．5 本章小結(jié)　120
第6章　Simulink命令行仿真　122
6．1 使用命令行方式建立系統(tǒng)模型　122
6．1．1 關(guān)于系統(tǒng)模型的命令　123
6．1．2 關(guān)于模塊的命令　125
6．1．3 關(guān)于連線的命令　126
6．1．4 關(guān)于參數(shù)的命令　126
6．1．5 關(guān)于路徑名的命令　128
6．1．6 其他命令　128
6．1．7 命令行方式建立系統(tǒng)模型實(shí)例　129
6．2 Simulink與MATLAB的接口　130
6．2．1 由MATLAB工作區(qū)變量設(shè)置系統(tǒng)模塊參數(shù)　130
6．2．2 將信號(hào)輸出到MATLAB工作區(qū)中　130
6．2．3 使用工作區(qū)變量作為系統(tǒng)輸入信號(hào)　131
6．2．4 MATLAB Function與Fcn模塊　131
6．3 使用命令行方式進(jìn)行動(dòng)態(tài)系統(tǒng)仿真　132
6．3．1 使用sim命令進(jìn)行動(dòng)態(tài)系統(tǒng)仿真　133
6．3．2 simset與simget命令的使用　137
6．3．3 simplot命令的使用　140
6．4 使用MATLAB腳本分析動(dòng)態(tài)系統(tǒng)　141
6．4．1 蹦極跳的安全性分析　141
6．4．2 汽車行駛控制系統(tǒng)中控制器的調(diào)節(jié)　142
6．5 Simulink系統(tǒng)仿真常見問題　144
6．5．1 系統(tǒng)狀態(tài)的確定　144
6．5．2 系統(tǒng)平衡點(diǎn)的確定　145
6．5．3 非線性系統(tǒng)的線性化處理　146
6．5．4 回調(diào)函數(shù)　148
6．6 本章小結(jié)　150
第7章　S-function　151
7．1 S-function概述　151
7．1．1 S-function的基本概念　151
7．1．2 S-function的幾個(gè)相關(guān)概念　152
7．1．3 S-function模塊　155
7．1．4 在模型中使用S-function　155
7．1．5 向S-function傳遞參數(shù)　157
7．1．6 何時(shí)使用S-function　157
7．2 S-function的工作原理　158
7．2．1 Simulink模塊的數(shù)學(xué)關(guān)系　158
7．2．2 Simulink仿真流程　158
7．2．3 S-function仿真流程　159
7．2．4 S-function回調(diào)程序　160
7．3 編寫M文件S-function　160
7．3．1 M文件S-function概述　160
7．3．2 S-function參數(shù)　161
7．3．3 S-function的輸出　161
7．3．4 定義S-function的模塊特性　162
7．3．5 M文件S-function實(shí)例　162
7．4 編寫C-MEX文件S-function　173
7．4．1 MEX文件S-function概述　173
7．4．2 SimStruct數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與Work Vector工作向量　173
7．4．3 C-MEX S-function仿真流程　175
7．4．4 C-MEX S-function模板　176
7．4．5 C-MEX S-function實(shí)例　178
7．4．6 S-Function Builder　180
7．5 M文件S-function與C-MEX S-function的比較　187
7．6 本章小結(jié)　192
第8章　通信系統(tǒng)仿真　194
8．1 通信系統(tǒng)　194
8．1．1 通信系統(tǒng)的分類　194
8．1．2 通信系統(tǒng)的仿真方法　196
8．2 通信系統(tǒng)仿真模型　204
8．2．1 通信系統(tǒng)的基本模型　204
8．2．2 通信系統(tǒng)基本模塊　207
8．3 通信系統(tǒng)仿真命令　227
8．3．1 信源產(chǎn)生函數(shù)　227
8．3．2 信源編碼/解碼函數(shù)　228
8．3．3 信道模型函數(shù)　230
8．3．4 調(diào)制/解調(diào)函數(shù)　232
8．3．5 濾波器函數(shù)　232
8．4 通信系統(tǒng)仿真實(shí)例　234
8．5 本章小結(jié)　238
第9章　電力系統(tǒng)仿真　239
9．1 電力系統(tǒng)元件　239
9．1．1 同步發(fā)電機(jī)　239
9．1．2 電力變壓器　247
9．1．3 輸電線路　252
9．1．4 負(fù)荷　258
9．2 電力圖形分析界面模塊　259
9．2．1 配置參數(shù)　260
9．2．2 穩(wěn)態(tài)電壓電流　261
9．2．3 初始狀態(tài)設(shè)置　261
9．2．4 潮流計(jì)算　262
9．2．5 電機(jī)初始化　262
9．2．6 LTI視窗　263
9．2．7 阻抗依頻特性　263
9．2．8 FFT分析　264
9．2．9 報(bào)表生成　265
9．2．10 磁滯特性設(shè)計(jì)工具　265
9．2．11 計(jì)算RLC線路參數(shù)　266
9．3 電力系統(tǒng)仿真命令　267
9．3．1 電源及組件函數(shù)類型　267
9．3．2 發(fā)動(dòng)機(jī)和發(fā)生器函數(shù)類型　269
9．3．3 感應(yīng)測量函數(shù)類型　271
9．3．4 仿真分析函數(shù)類型　271
9．4 電力系統(tǒng)仿真實(shí)例　272
9．4．1 電力系統(tǒng)潮流計(jì)算　272
9．4．2 電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析　274
9．5 本章小結(jié)　276
第　10章 控制系統(tǒng)仿真　277
10．1 控制系統(tǒng)基本概念　277
10．1．1 控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)　277
10．1．2 控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型　278
10．1．3 控制系統(tǒng)的性能指標(biāo)　283
10．2 控制系統(tǒng)分析方法　285
10．2．1 時(shí)域分析法　285
10．2．2 根軌跡分析法　289
10．2．3 頻域分析法　293
10．2．4 狀態(tài)空間分析法　298
10．3 控制系統(tǒng)仿真模塊　307
10．3．1 Simulink標(biāo)準(zhǔn)模塊庫　307
10．3．2 控制系統(tǒng)工具箱　313
10．4 控制系統(tǒng)仿真命令　315
10．4．1 模型命令　315
10．4．2 分析命令　318
10．4．3 設(shè)計(jì)命令　319
10．5 控制系統(tǒng)仿真實(shí)例　320
10．6 本章小結(jié)　324
第　11章 模糊控制仿真　326
11．1 模糊理論的基本概念　326
11．1．1 模糊集合　326
11．1．2 模糊關(guān)系　328
11．1．3 模糊邏輯　328
11．1．4 模糊語言　328
11．1．5 模糊推理　329
11．2 模糊控制的基本概念　330
11．2．1 模糊控制系統(tǒng)的組成　330
11．2．2 模糊控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)　333
11．3 模糊推理系統(tǒng)　336
11．3．1 模糊推理系統(tǒng)的圖形用戶界面　336
11．3．2 模糊推理系統(tǒng)編輯器　337
11．3．3 隸屬函數(shù)編輯器　341
11．3．4 模糊規(guī)則編輯器　343
11．3．5 模糊規(guī)則觀察器　349
11．3．6 曲面觀察器　350
11．3．7 模糊系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例　352
11．4 模糊控制系統(tǒng)仿真　357
11．4．1 模糊邏輯工具箱簡介　358
11．4．2 FIS與模糊邏輯控制器連接　359
11．4．3 模糊控制系統(tǒng)的仿真　361
11．4．4 MATLAB自帶模糊控制系統(tǒng)示例　368
11．5 本章小結(jié)　369
第　12章 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)仿真　371
12．1 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的基本概念　371
12．1．1 生物神經(jīng)元　371
12．1．2 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)　372
12．1．3 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)　373
12．1．4 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)　374
12．2 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)工具箱　375
12．2．1 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)工具箱簡介　376
12．2．2 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)函數(shù)擬合　377
12．2．3 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模式識(shí)別　386
12．2．4 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)聚類　390
12．2．5 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)時(shí)間序列預(yù)測　394
12．2．6 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)函數(shù)命令　397
12．3 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與Simulink　401
12．3．1 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)Simulink模塊　401
12．3．2 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)Simulink建模　404
12．4 自定義神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)　406
12．4．1 自定義神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)函數(shù)命令　406
12．4．2 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)管理GUI　408
12．5 本章小結(jié)　411
第　13章 圖像處理仿真　412
13．1 圖像處理模塊庫　412
13．1．1 分析和增強(qiáng)模塊庫　413
13．1．2 轉(zhuǎn)換模塊庫　413
13．1．3 濾波模塊庫　414
13．1．4 幾何變換模塊庫　415
13．1．5 形態(tài)學(xué)操作模塊庫　415
13．1．6 接收器模塊庫　416
13．1．7 輸入源模塊庫　416
13．1．8 統(tǒng)計(jì)模塊庫　417
13．1．9 文本和圖形模塊庫　418
13．1．10 變換模塊庫　418
13．1．11 工具模塊庫　419
13．2 基于Simulink的圖像增強(qiáng)　419
13．2．1 圖像灰度變換增強(qiáng)　419
13．2．2 圖像的平滑增強(qiáng)　424
13．2．3 圖像銳化增強(qiáng)　426
13．3 基于Simulink的圖像轉(zhuǎn)換處理　427
13．3．1 圖像類型轉(zhuǎn)換　427
13．3．2 顏色模型轉(zhuǎn)換　429
13．4 基于Simulink的圖像幾何變換　431
13．4．1 圖像的旋轉(zhuǎn)　431
13．4．2 圖像的縮放　432
13．5 基于Simulink的圖像數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)操作　434
13．5．1 圖像膨脹和腐蝕　434
13．5．2 圖像的開運(yùn)算與閉運(yùn)算　436
13．6 基于Simulink的圖像增強(qiáng)綜合實(shí)例　440
13．6．1 對(duì)圖像進(jìn)行旋轉(zhuǎn)和增強(qiáng)　440
13．6．2 圖像縮小旋轉(zhuǎn)及邊緣檢測處理　441
13．7 本章小結(jié)　442
附錄A　443
參考文獻(xiàn)　458