MATLAB在電類專業課程中的套用：教程及實訓

內容簡介

本書根據MATIAB在電類專業各門課程中的套用，採用教程和實訓相結合的方式，集中介紹了套用MATIAB解決各專業問題的方法。教程部分的內容詳盡，採用講解和例題的方式，將數學運算、電路原理、電機與拖動、電力電子技術、自動控制原理、電力拖動自動控制系統和信號與系統課程中的專業問題，採用MATLAB編程或Simulink仿真模型來解決。實訓部分的內容與教程相對應補充，從操作和指導方面鞏固學生學習的效果。通過本書的學習，電類專業的學生能夠運用MATLAB 軟體工具高效地解決專業課程中的問題，本書具有實用性和操作性強的鮮明特色。本書可以套用於電類專業本科、專科的教學，也適合作為各門專業課，程的工具書和課程設計、畢業設計的指導書，並可以作為研究生課程學習和廣大科研人員的參考書。【推薦簡言】本書通過深入淺出的介紹，大量豐富的例題和詳盡的操作指導，內容全面，涵蓋了電類專業在大學中各門課程的MATLAB套用知識。不僅適合於本科、專科的教學，也適合作為各門專業課程的工具書和課程設計、畢業設計的指導書，並可以作為研究生課程學習和廣大科研人員的參考書。通過閱讀本書的教程，結合實訓進行練習，電類相關專業的學生能夠在較短的時間內掌握運用MATLAB解晚整立決專業問題的方法，為進入專業課程的學習提供了軟體工具。本書以教程和實訓緊密結合的形式，介紹了MATLAB在各門課程中的專用函式、設計和分析方法。教譽寒疊程和實訓兩部分的知識內容同步,並相輔相成，為學生學習和教師授課提供了便利。教程部分採用講解和實例並行的方式，第壹章先系統地介紹了MATLAB的運行環境、命令語法等基本套用，然後在後面的第二章到第八章都是介紹MATLAB在電氣工程專業的各門課程中的套用，包括高等數學、電路原理、電子電路、電機拖動、自控原理、電力系統和信號與系統等課程，以先講解原理後實例的煮嚷謎櫃方式，突出了專業套用。實訓部分與教程內容相互配合，先提出知識要點，然後按部就班指導操作，在操作中提出修改，方便學生循序漸進地上機操作，並對學生的掌握程度進行檢驗。本書的特點是教程與實訓結合，有理論介紹、實例說明和實訓操作幾部分，循序漸進的加深學生的理解。具有實用性強船射葛抹，容易掌握的特點。

圖書目錄

前言

第1篇教程1

第1章MATLAB開發環境及編程1

1.1MATLAB概述1

1.1.1MATLAB集成開發環境2

1.1.2MATLAB的各個視窗3

1.2MATLAB基本運算9

1.2.1MATLAB的數據類型9

1.2.2MATLAB的數據11

1.2.3MATLAB的數值運算17

1.2.4符號運算21

1.3MATLAB的繪圖22

1.3.1二維繪圖23

1.3.2特殊繪圖25

1.3.3三維繪圖28

1.4MATLAB程式設計30

1.4.1流程控制語句30

1.4.2分支結構31

1.4.3循環結構33

1.4.4錯誤結構35

1.5MATLAB的檔案36

1.5.1MATLAB的檔案類型36

1.5.2M腳本檔案（Script）37

1.5.3M函式檔案37

1.5.4設定搜尋路徑40

1.6Simulink仿真工具41

1.6.1Simulink模型庫介紹41

1.6.2Simulink模型的建立42

1.6.3Simulink子系統45

習題46

第2章MATLAB在數學運算中的套用48

2.1MATLAB在高等數學中的套用48

2.1.1微笑擔姜分和積分48

2.1.2極限50

2.1.3級數51

2.1.4解方程和微分方程53

2.1.5函式57

2.2MATLAB線上性代數中的套用60

2.2.1行列式60

2.2.2正交性63

2.2.3向量空間65

2.3MATLAB在積分變換中的套用66

2.3.1Fourier變換66

2.3.2Laplace變換67

2.3.3Z變換68

2.4MATLAB在您射複變函數中的套用69

2.4.1複數69

2.4.2複變函數70

2.4.3留數71

2.5多項式運算72

2.5.1多項式的算術運算73

2.5.2多項式的擬合與插值75

習題79

第3章MATLAB在電路原理中的套用81

3.1線性電路分析81

3.1.1網孔法81

3.1.2節點法83

3.1.3戴維南定理85

3.2動態電路分析87

3.2.1通過解微分方程求回響87

3.2.2使用拉普拉斯逆汗屑辯變換求系統回響88

3.3正弦穩態電路90

3.3.1繪製相量圖91

3.3.2計算電路動態回響91

3.4Simulink的電路仿真94

3.4.1電路仿真的主要模組94

3.4.2網孔電流法電路95

3.4.3帶受控源電路96

3.4.4動態電路99

3.4.5正弦穩態電路99

3.5二連線埠電路101

習題105

第4章MATLAB在電機與拖動中的套用108

4.1變壓器108

4.1.1變壓器負載運行108

4.1.2變壓器模型仿真110

4.2直流電動機的運行112

4.2.1直流電動機的機械特性112

4.2.2直流電動機的串電阻起動114

4.2.3直流電動機的反接制動117

4.2.4直流電動機改變電樞電壓調速119

4.3異步電動機的運行121

4.3.1異步電動機的機械特性121

4.3.2異步電動機轉子串電阻起動122

4.3.3異步電動機能耗制動125

4.3.4異步電動機變頻調速126

習題129

第5章MATLAB在電力電子技術中的套用130

5.1電力電子元器件130

5.1.1常用電力電子元件模型130

5.1.2常用電力電子元件特性測試132

5.2單相整流和逆變電路133

5.2.1單相半波整流電路133

5.2.2單相橋式全控整流和逆變電路135

5.3三相整流和逆變電路139

5.3.1三相半波整流電路139

5.3.2三相橋式全控整流及有源逆變電路142

5.4直流斬波電路145

5.4.1升壓斬波電路（BoostChopper）146

5.4.2升降壓斬波電路（Boost-BuckChopper）147

5.5交流-交流變換電路150

5.5.1調壓電路150

5.5.2調功電路153

5.6PWM整流逆變電路155

5.6.1調製法生成SPWM波形155

5.6.2電壓型單相全橋SPWM逆變158

5.6.3三相SPWM逆變電路160

習題162

第6章MATLAB在自動控制原理中的套用163

6.1控制系統的數學模型163

6.1.1創建系統的模型163

6.1.2系統的模型參數168

6.1.3系統模型的連線和簡化169

6.2時域分析的MATLAB實現173

6.2.1使用拉普拉斯變換和逆變換計算時域回響173

6.2.2線性系統的時域分析174

6.2.3線性系統的結構參數與時域性能指標176

6.3頻域分析的MATLAB實現179

6.3.1線性系統的頻域分析179

6.3.2頻域分析性能指標181

6.4根軌跡分析的MATLAB實現183

6.4.1線性系統的根軌跡分析183

6.4.2根軌跡設計工具185

6.5穩定性分析和穩態誤差186

6.5.1根據閉環特徵方程判定系統穩定性186

6.5.2用頻率特性法判定系統穩定性186

6.5.3用根軌跡法判定系統穩定性188

6.5.4穩態誤差分析189

6.6線性定常系統分析與設計的圖形工具189

6.6.1線性定常系統仿真圖形工具LTIViewer189

6.6.2SISO設計工具sisotool190

6.7使用Simulink仿真自動控制系統193

習題195

第7章MATLAB在電力拖動自動控制系統中的套用197

7.1單閉環調速系統197

7.1.1單閉環有靜差調速系統197

7.1.2單閉環無靜差調速系統201

7.2雙閉環直流調速系統204

7.3PWM可逆直流調速系統209

7.3.1可逆PWM變換器209

7.3.2單閉環PWM可逆直流調速系統211

7.3.3雙閉環PWM可逆直流調速系統212

7.4交流調壓系統216

7.4.1交流調壓調速系統原理216

7.4.2交流調壓調速仿真模型217

7.5變頻調速系統220

7.6異步電動機的交流變頻調速系統222

7.6.1轉速恆壓頻比交流變頻調速系統的原理222

7.6.2轉速恆壓頻比交流變頻調速系統的仿真模型224

7.7繞線轉子異步電動機串級調速系統227

7.7.1串級調速系統的工作原理228

7.7.2繞線轉子異步電動機串級調速系統仿真229

習題231

第8章MATLAB在信號與系統中的套用233

8.1信號233

8.1.1各種信號的MATLAB實現233

8.1.2信號的基本運算236

8.2線性系統的時域分析238

8.2.1線性時不變系統的零輸入回響238

8.2.2線性時不變系統的全回響240

8.2.3線性時不變系統的衝激回響242

8.2.4用卷積計算線性時不變系統的時域回響243

8.3傅立葉分析245

8.3.1信號的合成245

8.3.2信號的傅立葉變換247

8.3.3周期信號的傅立葉級數248

8.4離散系統的回響251

習題254

第2篇實訓256

實訓1MATLAB開發環境及編程256

實驗1.1MATLAB集成開發環境256

實驗1.2MATLAB算術運算和繪圖259

實驗1.3符號運算和檔案263

實驗1.4Simulink仿真模型264

實訓2MATLAB在數學運算中的套用268

實驗2.1微積分、極限和級數運算268

實驗2.2解方程和微分方程271

實驗2.3解線性代數問題273

實驗2.4複變函數和積分變換275

實驗2.5多項式的擬合與插值276

實訓3MATLAB在電路原理中的套用279

實驗3.1線性電路的分析279

實驗3.2動態電路283

實驗3.3二連線埠網路電路286

實訓4MATLAB在電機與拖動中的套用289

實驗4.1電動機的參數計算289

實驗4.2直流電動機的起動和制動模型292

實驗4.3三相異步電動機正反轉控制297

實訓5MATLAB在電力電子技術中的套用299

實驗5.1IGBT的測試299

實驗5.2單相橋式半控整流電路302

實驗5.3三相半波電路305

實訓6MATLAB在自動控制原理中的套用309

實驗6.1創建控制系統的數學模型309

實驗6.2簡化系統的數學模型312

實驗6.3控制系統性能分析314

實驗6.4使用線性系統的圖形工具分析318

實訓7MATLAB在電力拖動自動控制系統中的套用322

實驗7.1單閉環電壓負反饋調速系統322

實驗7.2雙閉環直流調速系統326

實驗7.3轉速開環恆壓頻比的交流調速系統仿真330

實訓8MATLAB在信號與系統中的套用334

實驗8.1信號的運算334

實驗8.2線性系統的時域分析335

實驗8.3傅立葉分析339

實驗8.4離散系統的回響342

習題答案344

第1章MATLAB開發環境及編程344

第2章MATLAB在數學運算中的套用346

第3章MATLAB在電路原理中的套用347

第4章MATLAB在電機與拖動中的套用350

第5章MATLAB在電力電子技術中的套用353

第6章MATLAB在自動控制原理中的套用356

第7章MATLAB在電力拖動自動控制系統中的套用358

第8章MATLAB在信號與系統中的套用362

參考文獻366

MATLAB在電類專業課程中的套用：教程及實訓

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