MATLAB/Simulink系統仿真超級學習手冊第2版

《MATLAB/Simulink系統仿真超級學習手冊第2版》是2019年人民郵電出版社出版的圖書，作者是石良臣。

基本介紹

• 書名：MATLAB/Simulink系統仿真超級學習手冊第2版
• 作者：石良臣
• 出版社：人民郵電出版社
• 出版時間：2019年12月1日
• ISBN：9787115519436

編輯推薦

Matlab是美國MathWorks公司出品的商業數學軟體，而Simulink是Matlab*重要的組件之一，它提供了一個動態系統建模、仿真和綜合分析的集成環境。本書基於Matlab R2018a，由淺入深，全面講解了Matlab/Simulink的相關知識，具有以下特色：

1.內容全面，結構清晰，講解細緻。

2.工程實例豐富，所有實例均經過設計與篩選，代表性強。

3.提供源檔案，方便讀者上機操練。

4.關注微信公眾號“算法仿真線上”，和作者直接交流互動。

內容簡介

本書基於MATLAB R2018a，由淺入深，全面講解了MATLAB/Simulink的知識。本書涉及面廣，涵蓋了一般用戶需要使用的各種功能，並詳細介紹了MATLAB/Simulink的使用。本書自始至終採用實例描述；內容完整且每章相對獨立，是一本詳細的MATLAB/Simulink參考書。

全書共分為13章，首先介紹MATLAB的基礎知識，隨後重點介紹Simulink的使用，包括Simulink仿真基礎、Simulink的仿真技術，以及Simulink的仿真套用。其中，Simulink仿真基礎主要介紹Simulink模組庫、Simulink基本操作以及Simulink系統的建模與仿真。同時，本書也對各種動態系統，如簡單系統、離散系統、連續系統、混合系統的Simulink仿真進行了介紹。而Simulink子系統、命令行方式仿真以及S-function的運用則是Simulink仿真技術的內容。最後6章為Simulink在工程上的套用，包括通信系統仿真、電力系統仿真、控制系統仿真、模糊控制仿真、神經網路仿真和圖像處理仿真。本書從這些系統的基本概念出發，對其仿真的方法及套用加以說明。

本書以實用為目標，用實例引導，深入淺出，講解翔實，既適合作為理工科高等院校研究生、本科生的教學用書，也可作為廣大科研工程技術人員的參考用書。

作者簡介

石良臣，男，畢業於北京航空航天大學，博士學歷，工程師。畢業後進入航天科技集團第四研究院從事科研工作近十年。其後加入深圳市歌華智慧型科技公司擔任研發部經理，主要從事無人機飛控系統和發動機電控系統的開發，具有豐富的複雜非線性控制系統模型仿真與開發實踐經驗。工作期間獲得過國家發明專利及軟體著作權多項，獲得過科學技術進步獎一項。

目錄

第 1章 系統仿真與MATLAB/Simulink 1

1．1 系統仿真技術概述　1

1．2 MATLAB簡介　2

1．2．1 MATLAB產品說明　2

1．2．2 MATLAB/Simulink的特點　3

1．3 MATLAB/Simulink套用示例　4

1．4 本章小結　6

第　2章 MATLAB編程基礎　7

2．1 MATLAB工作環境　7

2．1．1 MATLAB主界面　7

2．1．2 MATLAB文本編輯視窗　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 變數　16

2．2．2 賦值語句　16

2．2．3 矩陣及其元素表示　17

2．3 MATLAB下矩陣的運算　19

2．3．1 矩陣的代數運算　20

2．3．2 矩陣的關係運算　23

2．3．3 矩陣的邏輯運算　24

2．4 MATLAB的程式流程控制　24

2．4．1 循環控制結構　24

2．4．2 條件選擇控制結構　25

2．5 M檔案的編寫　27

2．5．1 腳本檔案　27

2．5．2 函式檔案　28

2．6 MATLAB的圖形繪製　30

2．6．1 二維圖形的繪製　30

2．6．2 三維圖形的繪製　38

2．6．3 “繪圖”工具列　41

2．6．4 圖形對象屬性設定　41

2．7 MATLAB編程實例　44

2．7．1 漢諾塔問題　44

2．7．2 MATLAB在自動控制中的套用　46

2．7．3 MATLAB在電力信號分析處理中的套用　47

2．8 本章小結　48

第3章　Simulink仿真基礎　50

3．1 Simulink仿真環境　50

3．2 Simulink模組庫　52

3．2．1 標準Simulink模組庫　52

3．2．2 專業模組庫　53

3．3 Simulink的基本操作　54

3．3．1 模組的基本操作　54

3．3．2 信號線的基本操作　55

3．3．3 系統模型的基本操作　55

3．3．4 子系統建立　56

3．4 Simulink系統建模　58

3．5 Simulink運行仿真　60

3．5．1 運行仿真過程　61

3．5．2 仿真參數設定　63

3．5．3 示波器的使用　64

3．6 Simulink仿真示例　67

3．6．1 一般控制系統中的仿真　67

3．6．2 簡單電路系統中的仿真　68

3．7 本章小結　71

第4章　動態系統的Simulink仿真　72

4．1 簡單系統仿真　72

4．1．1 簡單系統的基本概念　72

4．1．2 簡單系統的仿真分析　72

4．2 離散系統仿真　75

4．2．1 離散系統的基本概念　75

4．2．2 離散系統的Simulink仿真分析　76

4．2．3 線性離散系統的基本概念　78

4．2．4 線性離散系統的仿真分析　79

4．3 連續系統仿真　81

4．3．1 連續系統的基本概念　81

4．3．2 連續系統的Simulink仿真分析　82

4．3．3 線性連續系統的基本概念　85

4．3．4 線性連續系統的仿真分析　86

4．4 混合系統仿真　88

4．4．1 混合系統仿真技術概述　88

4．4．2 混合系統仿真實例一：通信系統　89

4．4．3 混合系統仿真實例二：汽車行駛控制系統　91

4．5 Simulink的調試技術　94

4．5．1 Simulink調試器啟動　95

4．5．2 調試器的操作設定與功能　95

4．5．3 系統調試實例　97

4．6 本章小結　99

第5章　Simulink子系統　101

5．1 Simulink簡單子系統　101

5．1．1 簡單子系統的生成　101

5．1．2 子系統的基本操作　102

5．2 Simulink高級子系統　102

5．2．1 條件執行子系統的建立方法　103

5．2．2 使能子系統　104

5．2．3 觸發子系統　106

5．2．4 觸發使能子系統　109

5．2．5 原子子系統　109

5．2．6 其他子系統介紹　111

5．3 Simulink子系統的封裝　112

5．3．1 子系統封裝的概念　112

5．3．2 創建子系統封裝模組　112

5．3．3 子系統封裝實例　114

5．4 Simulink模組庫技術　116

5．4．1 模組庫的概念及套用　116

5．4．2 建立與使用模組庫　117

5．4．3 庫模組與引用模組的關聯　118

5．4．4 可配置子系統　119

5．5 本章小結　120

第6章　Simulink命令行仿真　122

6．1 使用命令行方式建立系統模型　122

6．1．1 關於系統模型的命令　123

6．1．2 關於模組的命令　125

6．1．3 關於連線的命令　126

6．1．4 關於參數的命令　126

6．1．5 關於路徑名的命令　128

6．1．6 其他命令　128

6．1．7 命令行方式建立系統模型實例　129

6．2 Simulink與MATLAB的接口　130

6．2．1 由MATLAB工作區變數設定系統模組參數　130

6．2．2 將信號輸出到MATLAB工作區中　130

6．2．3 使用工作區變數作為系統輸入信號　131

6．2．4 MATLAB Function與Fcn模組　131

6．3 使用命令行方式進行動態系統仿真　132

6．3．1 使用sim命令進行動態系統仿真　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腳本分析動態系統　141

6．4．1 笨豬跳的安全性分析　141

6．4．2 汽車行駛控制系統中控制器的調節　142

6．5 Simulink系統仿真常見問題　144

6．5．1 系統狀態的確定　144

6．5．2 系統平衡點的確定　145

6．5．3 非線性系統的線性化處理　146

6．5．4 回調函式　148

6．6 本章小結　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的幾個相關概念　152

7．1．3 S-function模組　155

7．1．4 在模型中使用S-function　155

7．1．5 向S-function傳遞參數　157

7．1．6 何時使用S-function　157

7．2 S-function的工作原理　158

7．2．1 Simulink模組的數學關係　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回調程式　160

7．3 編寫M檔案S-function　160

7．3．1 M檔案S-function概述　160

7．3．2 S-function參數　161

7．3．3 S-function的輸出　161

7．3．4 定義S-function的模組特性　162

7．3．5 M檔案S-function實例　162

7．4 編寫C-MEX檔案S-function　173

7．4．1 MEX檔案S-function概述　173

7．4．2 SimStruct數據結構與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實例　178

7．4．6 S-Function Builder　180

7．5 M檔案S-function與C-MEX S-function的比較　187

7．6 本章小結　192

第8章　通信系統仿真　194

8．1 通信系統　194

8．1．1 通信系統的分類　194

8．1．2 通信系統的仿真方法　196

8．2 通信系統仿真模型　204

8．2．1 通信系統的基本模型　204

8．2．2 通信系統基本模組　207

8．3 通信系統仿真命令　227

8．3．1 信源產生函式　227

8．3．2 信源編碼/解碼函式　228

8．3．3 信道模型函式　230

8．3．4 調製/解調函式　232

8．3．5 濾波器函式　232

8．4 通信系統仿真實例　234

8．5 本章小結　238

第9章　電力系統仿真　239

9．1 電力系統元件　239

9．1．1 同步發電機　239

9．1．2 電力變壓器　247

9．1．3 輸電線路　252

9．1．4 負荷　258

9．2 電力圖形分析界面模組　259

9．2．1 配置參數　260

9．2．2 穩態電壓電流　261

9．2．3 初始狀態設定　261

9．2．4 潮流計算　262

9．2．5 電機初始化　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 報表生成　265

9．2．10 磁滯特性設計工具　265

9．2．11 計算RLC線路參數　266

9．3 電力系統仿真命令　267

9．3．1 電源及組件函式類型　267

9．3．2 發動機和發生器函式類型　269

9．3．3 感應測量函式類型　271

9．3．4 仿真分析函式類型　271

9．4 電力系統仿真實例　272

9．4．1 電力系統潮流計算　272

9．4．2 電力系統穩態分析　274

9．5 本章小結　276

第　10章 控制系統仿真　277

10．1 控制系統基本概念　277

10．1．1 控制系統的結構　277

10．1．2 控制系統的數學模型　278

10．1．3 控制系統的性能指標　283

10．2 控制系統分析方法　285

10．2．1 時域分析法　285

10．2．2 根軌跡分析法　289

10．2．3 頻域分析法　293

10．2．4 狀態空間分析法　298

10．3 控制系統仿真模組　307

10．3．1 Simulink標準模組庫　307

10．3．2 控制系統工具箱　313

10．4 控制系統仿真命令　315

10．4．1 模型命令　315

10．4．2 分析命令　318

10．4．3 設計命令　319

10．5 控制系統仿真實例　320

10．6 本章小結　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 模糊關係　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 模糊控制系統的組成　330

11．2．2 模糊控制系統的設計　333

11．3 模糊推理系統　336

11．3．1 模糊推理系統的圖形用戶界面　336

11．3．2 模糊推理系統編輯器　337

11．3．3 隸屬函式編輯器　341

11．3．4 模糊規則編輯器　343

11．3．5 模糊規則觀察器　349

11．3．6 曲面觀察器　350

11．3．7 模糊系統設計實例　352

11．4 模糊控制系統仿真　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線　359

11．4．3 模糊控制系統的仿真　361

11．4．4 MATLAB自帶模糊控制系統示例　368

11．5 本章小結　369

第　12章 神經網路仿真　371

12．1 神經網路的基本概念　371

12．1．1 生物神經元　371

12．1．2 人工神經網路　372

12．1．3 神經網路的結構　373

12．1．4 神經網路的學習　374

12．2 神經網路工具箱　375

12．2．1 神經網路工具箱簡介　376

12．2．2 神經網路函式擬合　377

12．2．3 神經網路模式識別　386

12．2．4 神經網路數據聚類　390

12．2．5 神經網路時間序列預測　394

12．2．6 神經網路函式命令　397

12．3 神經網路與Simulink　401

12．3．1 神經網路Simulink模組　401

12．3．2 神經網路Simulink建模　404

12．4 自定義神經網路　406

12．4．1 自定義神經網路函式命令　406

12．4．2 神經網路數據管理GUI　408

12．5 本章小結　411

第　13章 圖像處理仿真　412

13．1 圖像處理模組庫　412

13．1．1 分析和增強模組庫　413

13．1．2 轉換模組庫　413

13．1．3 濾波模組庫　414

13．1．4 幾何變換模組庫　415

13．1．5 形態學操作模組庫　415

13．1．6 接收器模組庫　416

13．1．7 輸入源模組庫　416

13．1．8 統計模組庫　417

13．1．9 文本和圖形模組庫　418

13．1．10 變換模組庫　418

13．1．11 工具模組庫　419

13．2 基於Simulink的圖像增強　419

13．2．1 圖像灰度變換增強　419

13．2．2 圖像的平滑增強　424

13．2．3 圖像銳化增強　426

13．3 基於Simulink的圖像轉換處理　427

13．3．1 圖像類型轉換　427

13．3．2 顏色模型轉換　429

13．4 基於Simulink的圖像幾何變換　431

13．4．1 圖像的旋轉　431

13．4．2 圖像的縮放　432

13．5 基於Simulink的圖像數學形態學操作　434

13．5．1 圖像膨脹和腐蝕　434

13．5．2 圖像的開運算與閉運算　436

13．6 基於Simulink的圖像增強綜合實例　440

13．6．1 對圖像進行旋轉和增強　440

13．6．2 圖像縮小旋轉及邊緣檢測處理　441

13．7 本章小結　442

附錄A　443

參考文獻　458