《MATLAB/Simulink系統仿真（第2版）》是2023年5月1日清華大學出版社出版的圖書，作者：李獻。
基本介紹
- 中文名：MATLAB/Simulink系統仿真（第2版）
- 作者：李獻
- 出版時間：2023年5月1日
- 出版社：清華大學出版社
- ISBN：9787302613930
- 定價：118 元
- 印次：2-1
- 印刷日期：2023.05.05
內容簡介,圖書目錄,
內容簡介
本書以MATLAB R2020a為基礎，由淺入深全面講解MATLAB/Simulink軟體的套用知識。本書基於認知邏輯編排內容，自始至終採用示例描述，內容完整且每章相對獨立，有較大的參考價值。
本書分為兩部分，共17章。第一部分（第1～8章）主要介紹MATLAB基礎知識、Simulink仿真基礎、公共模組庫、仿真命令操作、子系統及其封裝、基於S函式建模、系統運行與調試等；第二部分（第9～17章）主要介紹控制系統仿真基礎、PID控制系統仿真、模糊邏輯控制仿真、電力系統仿真、機電系統仿真、通信系統仿真、神經網路控制仿真、滑模控制仿真、汽車系統仿真等內容，並提供了仿真示例幫助讀者學習。
本書以工程套用為目標，講解深入淺出、內容翔實，可作為理工科高等院校研究生、本科生的教學用書，也可作為廣大科研人員和工程技術人員的參考用書。
圖書目錄
目錄
第一部分 MATLAB/Simulink基礎知識
第1章 初識MATLAB 3
1.1 操作界面簡介 3
1.1.1 操作界面 3
1.1.2 當前資料夾 4
1.1.3 命令行視窗 4
1.1.4 工作區 5
1.1.5 命令歷史記錄視窗 6
1.2 通識命令 6
1.2.1 選項卡命令 6
1.2.2 路徑設定 7
1.2.3 無窮量和非數值量 8
1.2.4 注釋符及常用命令 9
1.3 基本概念 9
1.3.1 數據類型概述 9
1.3.2 常量與變數 13
1.3.3 字元型數據 14
1.3.4 運算符 14
1.4 幫助系統 17
1.4.1 純文本幫助 17
1.4.2 幫助導航 17
1.4.3 示例幫助 18
1.5 本章小結 18
第2章 MATLAB基本運算 19
2.1 數組運算 19
2.1.1 數組的創建與操作 19
2.1.2 數組的常見運算 22
2.2 矩陣運算 25
2.2.1 矩陣的生成 26
2.2.2 矩陣的加減運算 29
2.2.3 矩陣的乘法運算 30
2.2.4 矩陣的除法運算 31
2.2.5 矩陣的分解運算 32
2.3 符號運算 32
2.3.1 符號表達式的生成 33
2.3.2 符號矩陣 33
2.3.3 常用符號運算 34
2.4 複數運算 35
2.4.1 複數和復矩陣的生成 35
2.4.2 複數運算函式 37
2.5 本章小結 37
第3章 Simulink仿真基礎 38
3.1 基本操作 38
3.1.1 運行Simulink 38
3.1.2 模組庫 39
3.1.3 打開系統模型 40
3.1.4 保存系統模型 40
3.1.5 列印模型框圖並生成報告 41
3.1.6 常用滑鼠和鍵盤操作 42
3.1.7 環境設定 43
3.1.8 系統模型構建與運行 43
3.2 模組與系統 45
3.2.1 模型檔案的創建 45
3.2.2 模組的連線與處理 46
3.2.3 仿真參數設定 47
3.2.4 系統封裝 51
3.3 管理模型版本 52
3.3.1 管理模型屬性 52
3.3.2 模型檔案更改通知 53
3.3.3 指定當前用戶 54
3.3.4 查看和編輯模型的信息和歷史 54
3.3.5 修改日誌 54
3.4 本章小結 55
第4章 公共模組庫 56
4.1 模組庫概述 56
4.1.1 模組庫的基本操作 56
4.1.2 常用模組庫 57
4.1.3 信號輸出模組庫 57
4.1.4 專業模組庫 58
4.2 信號源模組庫 58
4.2.1 Clock模組 59
4.2.2 Digital Clock模組 59
4.2.3 Constant模組 60
4.2.4 Band-Limited White Noise模組 61
4.2.5 Chirp Signal模組 62
4.2.6 Sine Wave模組 62
4.2.7 Pulse Generator模組 63
4.2.8 Random Number模組 65
4.2.9 Step模組 66
4.2.10 Uniform Random Number模組 66
4.2.11 其他模組 67
4.3 連續模組庫 68
4.3.1 Derivative模組 68
4.3.2 Integrator模組 69
4.3.3 Transfer Fcn模組 70
4.3.4 Transport Delay模組 71
4.3.5 Zero-Pole模組 72
4.3.6 State-Space模組 73
4.4 離散模組庫 74
4.4.1 Discrete Transfer Fcn模組 75
4.4.2 Discrete Filter模組 76
4.4.3 Unit Delay模組 77
4.4.4 Memory模組 77
4.4.5 Discrete Zero-Pole模組 78
4.4.6 Discrete State-Space模組 79
4.4.7 Zero-Order Hold模組 80
4.4.8 Discrete-Time Integrator模組 81
4.5 查表模組庫 82
4.5.1 1-D Lookup Table模組 82
4.5.2 2-D Lookup Table模組 83
4.6 用戶自定義函式模組庫 84
4.6.1 Fcn模組 84
4.6.2 MATLAB Function模組 85
4.6.3 S-Function模組 86
4.7 數學運算模組庫 89
4.7.1 Abs模組 90
4.7.2 Add模組 90
4.7.3 Divide模組 91
4.7.4 Dot Product模組 92
4.7.5 Gain模組 93
4.7.6 Complex to Magnitude-Angle模組 93
4.7.7 Magnitude-Angle to Complex模組 94
4.7.8 其他模組 95
4.8 非線性模組庫 95
4.8.1 Backlash模組 96
4.8.2 Coulomb & Viscous Friction模組 97
4.8.3 Dead Zone模組 97
4.8.4 Quantizer模組 98
4.8.5 Rate Limiter模組 99
4.8.6 Saturation模組 100
4.9 信號路由模組庫 101
4.9.1 Bus Selector模組 102
4.9.2 Bus Creator模組 102
4.9.3 Mux模組 103
4.9.4 Demux模組 104
4.9.5 Data Store Memory模組 105
4.9.6 Data Store Read模組 106
4.9.7 Data Store Write模組 107
4.10 本章小結 108
第5章 仿真命令操作 109
5.1 操作命令概述 109
5.2 系統命令 110
5.2.1 simulink命令 110
5.2.2 simulink3命令 110
5.2.3 find_system命令 111
5.2.4 new_system命令 113
5.2.5 open_system命令 113
5.2.6 save_system命令 114
5.2.7 bdclose命令 115
5.3 模組操作命令 115
5.3.1 add_block命令 115
5.3.2 delete_block命令 116
5.3.3 add_line命令 116
5.3.4 delete_line命令 118
5.3.5 replace_block命令 118
5.4 獲取檔案路徑 120
5.4.1 gcb命令 120
5.4.2 gcbh命令 120
5.4.3 gcs命令 120
5.4.4 bdroot命令 121
5.5 模型參數命令 121
5.5.1 get_param獲取模型參數 121
5.5.2 set_param設定模型參數 123
5.5.3 simget獲取模型屬性 125
5.6 模型仿真 126
5.7 本章小結 128
第6章 子系統及其封裝 129
6.1 子系統介紹 129
6.1.1 子系統含義 129
6.1.2 創建子系統 130
6.1.3 模型瀏覽器 133
6.2 高級子系統 135
6.2.1 條件執行子系統 135
6.2.2 交替執行子系統 142
6.3 封裝子系統 145
6.3.1 封裝子系統特徵 145
6.3.2 封裝選項設定 146
6.4 本章小結 151
第7章 基於S函式建模 152
7.1 S函式概述 152
7.1.1 模組的數學含義 152
7.1.2 Simulink仿真過程 153
7.1.3 S函式回調方法 154
7.1.4 M檔案S函式套用 154
7.2 編寫S函式 162
7.2.1 S函式模板 162
7.2.2 S函式工作方式 166
7.2.3 S函式控制流 167
7.2.4 S函式的模組化 169
7.3 S函式套用 169
7.4 本章小結 175
第8章 系統運行與調試 176
8.1 仿真參數配置 176
8.1.1 求解器概述 176
8.1.2 仿真參數設定 177
8.2 模型調試 181
8.2.1 調試器GUI模式 182
8.2.2 調試器命令行模式 182
8.2.3 調試器命令 183
8.2.4 調試器控制 184
8.3 設定斷點 186
8.3.1 無條件斷點 187
8.3.2 有條件斷點 188
8.4 仿真信息顯示 190
8.4.1 顯示模組I/O 190
8.4.2 顯示代數環信息 191
8.4.3 顯示系統狀態 191
8.4.4 顯示求解器信息 192
8.4.5 顯示模型中模組的執行順序 193
8.4.6 顯示系統或模組 194
8.5 本章小結 196
第二部分 Simulink系統仿真套用
第9章 控制系統仿真基礎 199
9.1 控制系統頻域分析 199
9.1.1 頻率特性的定義 199
9.1.2 頻率特性和傳遞函式的關係 201
9.1.3 頻率特性的圖形表示方法 202
9.2 幅相頻率特性 205
9.2.1 比例環節 205
9.2.2 微分環節 207
9.2.3 積分環節 208
9.2.4 慣性環節 209
9.2.5 一階複合微分環節 213
9.2.6 二階振盪環節 215
9.2.7 二階複合微分環節 220
9.2.8 延遲環節 223
9.2.9 開環系統的幅相特性曲線 223
9.3 對數頻率特性（Bode圖） 228
9.3.1 比例環節 228
9.3.2 微分環節 228
9.3.3 積分環節 229
9.3.4 慣性環節 229
9.3.5 一階複合微分環節 230
9.3.6 二階振盪環節 231
9.3.7 二階複合微分環節 233
9.3.8 延遲環節 233
9.4 開環系統 234
9.4.1 開環系統的Bode圖 234
9.4.2 最小/非最小相角系統 236
9.5 穩定判據 238
9.5.1 奈奎斯特頻域穩定判據 238
9.5.2 頻域對數穩定判據 243
9.5.3 穩定裕度 244
9.6 本章小結 247
第10章 PID控制系統仿真 248
10.1 PID控制原理 248
10.2 PID控制仿真示例 249
10.3 倒立擺小車控制仿真 258
10.4 本章小結 261
第11章 模糊邏輯控制仿真 262
11.1 模糊邏輯控制基礎 262
11.1.1 模糊邏輯控制的基本概念 262
11.1.2 模糊邏輯控制原理 263
11.1.3 模糊邏輯控制規則設計 263
11.2 模糊邏輯控制函式 264
11.2.1 模糊系統基本類型 264
11.2.2 模糊邏輯控制系統的構成 265
11.2.3 模糊推理系統的建立 266
11.2.4 模糊語言變數的隸屬度函式 268
11.2.5 模糊規則的建立與修改 271
11.2.6 模糊推理計算與去模糊化 273
11.3 模糊邏輯控制App 276
11.3.1 FIS編輯器 276
11.3.2 隸屬度函式編輯器 278
11.3.3 模糊規則編輯器 278
11.3.4 模糊規則瀏覽器 278
11.3.5 模糊推理輸入/輸出曲面視圖 278
11.4 模糊邏輯控制的經典套用 280
11.4.1 基於Simulink的模糊邏輯控制 280
11.4.2 模糊與PID控制器仿真設計 285
11.5 本章小結 290
第12章 電力系統仿真 291
12.1 電力系統模型環境模組 291
12.1.1 模組功能及仿真類型 292
12.1.2 分析工具 293
12.2 二極體與晶閘管 301
12.2.1 二極體 301
12.2.2 晶閘管 304
12.3 電力系統穩態仿真 307
12.3.1 連續系統仿真 308
12.3.2 離散系統仿真 312
12.4 電力系統電磁暫態仿真 314
12.4.1 斷路器模組 315
12.4.2 三相斷路器模組 316
12.4.3 三相故障模組 317
12.4.4 暫態仿真分析 318
12.5 本章小結 322
第13章 機電系統仿真 323
13.1 同步電機 323
13.1.1 同步發電機原理分析 323
13.1.2 簡化同步電機模組使用 324
13.1.3 同步電機模組使用 329
13.2 負荷模型 337
13.2.1 靜態負荷模組 338
13.2.2 三相動態負荷模組 338
13.3 異步電機 339
13.3.1 異步電動機等效電路 339
13.3.2 異步電機模組 340
13.4 直流電機模組 347
13.5 本章小結 351
第14章 通信系統仿真 352
14.1 通信系統仿真概述 352
14.2 信源與信道模型 355
14.2.1 隨機整數發生器 355
14.2.2 泊松分布整數發生器 356
14.2.3 伯努利二進制信號發生器 357
14.3 濾波器 358
14.3.1 濾波器相關函式 359
14.3.2 濾波器分析與設計工具 361
14.3.3 濾波器設計模組 363
14.4 調製與解調 365
14.4.1 基帶模型與調製通帶分析 365
14.4.2 模擬調製與解調器模組 366
14.4.3 數字數據機模組 376
14.5 本章小結 383
第15章 神經網路控制仿真 384
15.1 神經網路簡介 384
15.1.1 人工神經元模型 384
15.1.2 神經網路的學習規則 386
15.1.3 神經網路函式 387
15.2 神經網路控制系統仿真 389
15.2.1 基於BP神經網路的PID自適應控制 389
15.2.2 基於Simulink的神經網路模組仿真 395
15.2.3 基於Simulink的神經網路控制系統仿真 398
15.2.4 反饋線性化控制 400
15.3 本章小結 402
第16章 滑模控制仿真 403
16.1 基於名義模型的滑模控制 403
16.1.1 名義控制系統結構 403
16.1.2 基於名義模型的控制 404
16.1.3 基於名義模型的滑模控制器的設計 404
16.1.4 基於名義模型的滑模控制仿真 406
16.2 全局滑模控制 411
16.2.1 全局滑模控制器的設計 411
16.2.2 基於全局滑模控制的仿真 412
16.3 基於線性化反饋的滑模控制 416
16.3.1 二階非線性確定系統的倒立擺仿真 416
16.3.2 二階非線性不確定系統的倒立擺仿真 420
16.3.3 輸入/輸出的反饋線性化控制 425
16.3.4 輸入/輸出的反饋線性化滑模控制 429
16.4 基於模型參考的滑模控制 433
16.5 本章小結 438
第17章 汽車系統仿真 439
17.1 汽車懸架系統仿真 439
17.1.1 運動方程建立 439
17.1.2 主被動懸架系統仿真 441
17.1.3 白噪聲路面模擬輸入仿真 447
17.2 汽車四輪轉向控制系統仿真 448
17.2.1 低速四輪轉向系統仿真 451
17.2.2 高速四輪轉向系統仿真 452
17.3 汽車制動系統仿真 454
17.3.1 數學模型 454
17.3.2 仿真模型 456
17.4 本章小結 459
附錄A Simulink常用命令 460
附錄B Simulink基本模組庫 462
參考文獻 465
