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第1章 系统仿真与MATLAB/Simulink1

1.1 系统仿真技术概述1

1.2 MATLAB简介2

1.2.1 MATLAB发展史2

1.2.2 MATLAB产品说明3

1.2.3 MATLAB/Simulink的特点4

1.3 MATLAB/Simulink应用示例5

1.4 本章小结7

第2章 MATLAB编程基础8

2.1 MATLAB工作环境8

2.1.1 MATLAB主界面8

2.1.2 MATLAB文本编辑窗口13

2.1.3 MATLAB帮助使用14

2.2 MATLAB语言基本元素16

2.2.1 变量16

2.2.2 赋值语句17

2.2.3 矩阵及其元素表示18

2.3 MATLAB下矩阵的运算20

2.3.1 矩阵的代数运算20

2.3.2 矩阵的关系运算23

2.3.3 矩阵的逻辑运算24

2.4 MATLAB的程序流程控制24

2.4.1 循环控制结构24

2.4.2 条件选择结构26

2.5 M文件的编写27

2.5.1 脚本文件27

2.5.2 函数文件28

2.6 MATLAB的图形绘制30

2.6.1 二维图形的绘制30

2.6.2 三维图形的绘制37

2.6.3 PLOT工具栏40

2.6.4 图形对象属性设置41

2.7 MATLAB编程实例43

2.7.1 汉诺塔问题44

2.7.2 MATLAB在自动控制中的应用45

2.7.3 MATLAB在电力信号分析处理中的应用46

2.8 本章小结48

第3章 Simulink仿真基础49

3.1 Simulink仿真环境49

3.2 Simulink模块库51

3.2.1 标准Simulink模块库51

3.2.2 专业模块库52

3.3 Simulink基本操作53

3.3.1 模块的基本操作53

3.3.2 信号线的基本操作54

3.3.3 系统模型的基本操作54

3.3.4 子系统建立56

3.4 Simulink系统建模57

3.5 Simulink运行仿真60

3.5.1 运行仿真过程60

3.5.2 仿真参数设置62

3.5.3 示波器的使用63

3.6 Simulink仿真示例66

3.6.1 一般控制系统中的仿真66

3.6.2 简单电路系统中的仿真67

3.7 本章小结70

第4章 动态系统的Simulink仿真71

4.1 简单系统仿真71

4.1.1 简单系统的基本概念71

4.1.2 简单系统的仿真分析71

4.2 离散系统仿真74

4.2.1 离散系统的基本概念74

4.2.2 离散系统的仿真分析75

4.2.3 线性离散系统的基本概念76

4.2.4 线性离散系统的仿真分析77

4.3 连续系统仿真79

4.3.1 连续系统的基本概念80

4.3.2 连续系统的仿真分析80

4.3.3 线性连续系统的基本概念83

4.3.4 线性连续系统的仿真分析84

4.4 混合系统仿真86

4.4.1 混合系统仿真技术概述86

4.4.2 混合系统仿真实例一：通信系统87

4.4.3 混合系统仿真实例二：行驶控制系统90

4.5 Simulink的调试技术93

4.5.1 Simulink调试器启动93

4.5.2 调试器的操作设置与功能93

4.5.3 系统调试实例95

4.6 本章小结98

第5章 Simulink子系统99

5.1 Simulink简单子系统99

5.1.1 简单子系统的生成99

5.1.2 子系统的基本操作100

5.2 Simulink高级子系统100

5.2.1 条件执行子系统的建立方法101

5.2.2 使能子系统102

5.2.3 触发子系统104

5.2.4 触发使能子系统106

5.2.5 原子子系统107

5.2.6 其他子系统介绍108

5.3 Simulink子系统的封装109

5.3.1 子系统封装的概念109

5.3.2 创建子系统封装模块110

5.3.3 子系统封装实例112

5.4 Simulink模块库技术114

5.4.1 模块库的概念及应用114

5.4.2 建立与使用模块库114

5.4.3 库模块与引用模块的关联115

5.4.4 可配置子系统117

5.5 本章小结118

第6章 Simulink命令行仿真119

6.1 使用命令行方式建立系统模型119

6.1.1 关于系统模型的命令120

6.1.2 关于模块的命令122

6.1.3 关于连线的命令123

6.1.4 关于参数的命令123

6.1.5 关于路径名的命令125

6.1.6 其他命令125

6.1.7 命令行方式建立系统模型实例126

6.2 Simulink与MATLAB的接口127

6.2.1 由MATLAB工作空间变量设置系统模块参数127

6.2.2 将信号输出到MALLAB工作空间中127

6.2.3 使用工作空间变量作为系统输入信号128

6.2.4 MATLAB Function与Function模块128

6.3 使用命令行方式进行动态系统仿真129

6.3.1 使用sim命令进行动态系统仿真129

6.3.2 simset与simget命令的使用133

6.3.3 simplot命令的使用137

6.4 使用MATLAB脚本分析动态系统137

6.4.1 蹦极跳的安全性分析137

6.4.2 汽车行驶控制系统中控制器的调节139

6.5 Simulink系统仿真常见问题140

6.5.1 系统状态的确定141

6.5.2 系统平衡点的确定142

6.5.3 非线性系统的线性化处理143

6.5.4 回调函数144

6.6 本章小结146

第7章 S-function147

7.1 S-function概述147

7.1.1 S-function的基本概念147

7.1.2 S-function的几个相关概念148

7.1.3 S-function模块151

7.1.4 在模型中使用S-function152

7.1.5 向S-function传递参数153

7.1.6 何时使用S-function153

7.2 S-function的工作原理154

7.2.1 Simulink模块的数学关系154

7.2.2 Simulink仿真流程154

7.2.3 S-function仿真流程155

7.2.4 S-function回调程序155

7.3 编写M文件S-function156

7.3.1 M文件S-function概述156

7.3.2 S-function参数157

7.3.3 S-function的输出157

7.3.4 定义S-function的模块特性158

7.3.5 M文件S-function实例158

7.4 编写C MEX文件S-function168

7.4.1 MEX文件S-function概述169

7.4.2 SimStruct数据结构与工作向量169

7.4.3 C MEX S-function仿真流程171

7.4.4 C MEX S-function模板172

7.4.5 C MEX S-function实例174

7.4.6 S-Function Builder176

7.5 M文件S-function与C MEX S-function的比较183

7.6 本章小结188

第8章 通信系统仿真189

8.1 通信系统189

8.1.1 通信系统的分类189

8.1.2 通信系统的仿真方法191

8.2 通信系统仿真模型199

8.2.1 通信系统的基本模型199

8.2.2 通信系统基本模块202

8.3 通信系统仿真命令221

8.3.1 信源产生函数221

8.3.2 信源编码／解码函数222

8.3.3 信道模型函数224

8.3.4 调制／解调函数226

8.3.5 滤波器函数226

8.4 通信系统仿真实例228

8.5 本章小结232

第9章 电力系统仿真233

9.1 电力系统元件233

9.1.1 同步发电机233

9.1.2 电力变压器240

9.1.3 输电线路246

9.1.4 负荷252

9.2 电力图形分析界面模块253

9.2.1 配置参数254

9.2.2 稳态电压电流254

9.2.3 初始状态设置255

9.2.4 潮流计算256

9.2.5 电机初始化256

9.2.6 LTI视窗257

9.2.7 阻抗依频特性257

9.2.8 FFT分析258

9.2.9 报表生成259

9.2.10 磁滞特性设计工具259

9.2.11 计算RLC线路参数260

9.3 电力系统仿真命令261

9.3.1 电源及组件函数类型261

9.3.2 发动机和发生器函数类型263

9.3.3 感应测量函数类型265

9.3.4 仿真分析函数类型265

9.4 电力系统仿真实例266

9.4.1 电力系统潮流计算266

9.4.2 电力系统稳态分析268

9.5 本章小结270

第10章 控制系统仿真271

10.1 控制系统基本概念271

10.1.1 控制系统的结构271

10.1.2 控制系统的数学模型272

10.1.3 控制系统的性能指标277

10.2 控制系统分析方法279

10.2.1 时域分析法279

10.2.2 根轨迹分析法283

10.2.3 频域分析法287

10.2.4 状态空间分析法292

10.3 控制系统仿真模块302

10.3.1 Simulink标准模块库302

10.3.2 控制系统工具箱307

10.4 控制系统仿真命令310

10.4.1 模型命令310

10.4.2 分析命令312

10.4.3 设计命令313

10.5 控制系统仿真实例314

10.6 本章小结319

第11章 模糊控制仿真320

11.1 模糊理论的基本概念320

11.1.1 模糊集合320

11.1.2 模糊关系322

11.1.3 模糊逻辑322

11.1.4 模糊语言322

11.1.5 模糊推理323

11.2 模糊控制的基本概念324

11.2.1 模糊控制系统的组成324

11.2.2 模糊控制系统的设计327

11.3 模糊推理系统330

11.3.1 模糊推理系统的图形用户界面330

11.3.2 模糊推理系统编辑器331

11.3.3 隶属函数编辑器335

11.3.4 模糊规则编辑器337

11.3.5 模糊规则观察器343

11.3.6 曲面观察器344

11.3.7 模糊系统设计实例346

11.4 模糊控制系统仿真351

11.4.1 模糊逻辑工具箱简介352

11.4.2 FIS与模糊逻辑控制器连接353

11.4.3 模糊控制系统的仿真354

11.4.4 MATLAB自带模糊控制系统示例361

11.5 本章小结363

第12章 神经网络仿真364

12.1 神经网络的基本概念364

12.1.1 生物神经元364

12.1.2 人工神经网络365

12.1.3 神经网络的结构366

12.1.4 神经网络的学习367

12.2 神经网络工具箱368

12.2.1 神经网络工具箱简介369

12.2.2 神经网络函数拟合370

12.2.3 神经网络模式识别379

12.2.4 神经网络数据聚类383

12.2.5 神经网络时间序列预测386

12.2.6 神经网络函数命令389

12.3 神经网络与Simulink393

12.3.1 神经网络Simulink模块394

12.3.2 神经网络Simulink建模396

12.4 自定义神经网络398

12.4.1 自定义神经网络函数命令398

12.4.2 神经网络数据管理GUI400

12.5 本章小结403

附录404

参考文献419