MATLAB/Simulink 系統模擬超級學習手冊, 2/e

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能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件著作權多項，獲得過科學技術進步獎一項。

第1章系統仿真與MATLAB/Simulink\t1
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應用示例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的程序流程控制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文件的編寫27
2．5．1腳本文件27
2．5．2函數文件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”工具欄41
2．6．4圖形對象屬性設置41
2．7 MATLAB編程實例44
2．7．1漢諾塔問題44
2． 7．2 MATLAB在自動控制中的應用46
2．7．3 MATLAB在電力信號分析處理中的應用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模塊庫52
3．2．1標準Simulink模塊庫52
3．2．2專業模塊庫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調試器的操作設置與功能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 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創建子系統封裝模塊112
5．3．3子系統封裝實例114
5．4 Simulink模塊庫技術116
5．4．1模塊庫的概念及應用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關於模塊的命令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工作區變量設置系統模塊參數130
6．2．2將信號輸出到MATLAB工作區中130
6．2．3使用工作區變量作為系統輸入信號131
6．2．4 MATLAB Function與Fcn模塊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蹦極跳的安全性分析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回調函數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模塊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模塊的數學關係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文件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通信系統基本模塊207
8．3通信系統仿真命令227
8．3．1信源產生函數227
8．3．2信源編碼/解碼函數228
8．3．3信道模型函數230
8．3．4調製/解調函數232
8．3．5濾波器函數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塊259
9．2．1配置參數260
9．2．2穩態電壓電流261
9．2．3初始狀態設置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電源及組件函數類型267
9．3．2發動機和發生器函數類型269
9．3．3感應測量函數類型271
9．3．4仿真分析函數類型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控制系統仿真模塊307
10．3．1 Simulink標準模塊庫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隸屬函數編輯器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接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章神經網絡仿真371
12．1神經網絡的基本概念371
12．1．1生物神經元371
12．1．2人工神經網絡372
12．1．3神經網絡的結構373
12．1．4神經網絡的學習374
12．2神經網絡工具箱375
12．2．1神經網絡工具箱簡介376
12．2．2神經網絡函數擬合377
12．2．3神經網絡模式識別386
12．2．4神經網絡數據聚類390
12． 2．5神經網絡時間序列預測394
12．2．6神經網絡函數命令397
12．3神經網絡與Simulink 401
12．3．1神經網絡Simulink模塊401
12．3．2神經網絡Simulink建模404
12． 4自定義神經網絡406
12．4．1自定義神經網絡函數命令406
12．4．2神經網絡數據管理GUI 408
12．5本章小結411

第13章圖像處理仿真412
13．1圖像處理模塊庫412
13．1．1分析和增強模塊庫413
13．1．2轉換模塊庫413
13．1．3濾波模塊庫414
13．1．4幾何變換模塊庫415
13．1．5形態學操作模塊庫415
13．1．6接收器模塊庫416
13．1．7輸入源模塊庫416
13．1．8統計模塊庫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