MATLAB/Simulink 系統模擬

李獻

畢業於中國科學院研究生院，博士學位，碩士畢業於華中科技大學。畢業後留在中科院電工研究所應用超導重點實驗室工作。主要從事電磁推進、脈衝強磁場以及脈衝功率電源的相關研究工作。在國內外期刊發表論文多篇，出版多部暢銷圖書。

第1章MATLAB基礎知識
1.1MATLAB簡介
1.2MATLAB的通用命令
1.2.1MATLAB菜單說明
1.2.2MATLAB路徑設置
1.2.3MATLAB系統常量說明
1.2.4MATLAB程序注解符說明
1.3MATLAB的計算基礎
1.3.1MATLAB的預定義變量
1.3.2常用運算和基本數學函數
1.3.3數值的輸出格式
1.4MATLAB程序設計基礎
1.4.1MATLAB基本程序設計
1.4.2MATLAB程序控制語句的運用
1.5MATLAB的繪圖功能
1.5.1離散數據圖形繪制
1.5.2函數圖形繪制
1.5.3網格圖繪制
1.5.4曲面圖的繪制
1.5.5特殊圖形繪制
1.6微積分問題的MATLAB求解
1.6.1符號微積分
1.6.2微分方程的數值解
1.6.3龍貝格積分法微積分運算
1.6.4有限差分方法求邊值問題
1.6.5樣條函數求積分
1.6.6常微分方程符號解
1.7非線性方程與線性規劃問題求解
1.7.1非線性方程組求解
1.7.2無約束最優化問題求解
1.7.3線性規劃問題
1.7.4二次型規劃問題
1.8本章小結

第2章Simulink仿真入門
2.1Simulink基本操作
2.1.1運行Simulink
2.1.2Simulink模塊庫
2.1.3Simulink模塊的操作
2.2運行仿真及參數設置簡介
2.2.1模型的創建
2.2.2模塊的連接與簡單處理
2.2.3仿真參數設置簡介
2.3子系統及其封裝
2.3.1創建子系統
2.3.2使能子系統
2.3.3觸發子系統
2.3.4使能觸發子系統
2.3.5封裝子系統
2.4用MATLAB命令創建和運行Simulink模型
2.4.1創建Simulink模型與文件
2.4.2添加模塊和信號線
2.4.3設置模型和模塊屬性
2.4.4仿真
2.5本章小結

第3章Simulink模型的建立與仿真
3.1Simulink模塊庫簡介
3.2信號源模塊組
3.2.1Clock模塊
3.2.2DigitalClock模塊
3.2.3Constant模塊
3.2.4Band?QLimitedWhiteNoise模塊
3.2.5ChirpSignal模塊
3.2.6SineWave模塊
3.2.7PulseGenerator模塊
3.2.8RandomNumber模塊
3.2.9Step模塊
3.2.10UniformRandomNumber模塊
3.3連續模塊組
3.3.1Derivative模塊
3.3.2Integrator模塊
3.3.3TransferFcn模塊
3.3.4TransportDelay模塊
3.3.5Zero?QPole模塊
3.3.6State?QSpace模塊
3.4離散模塊組
3.4.1DiscreteTransferFcn模塊
3.4.2DiscreteFilter模塊
3.4.3UnitDelay模塊
3.4.4Memory模塊
3.4.5DiscreteZero?QPole模塊
3.4.6DiscreteState?QSpace模塊
3.4.7Zero?QOrderHold模塊
3.5查表模塊組
3.5.11?QDLookupTable模塊
3.5.22?QDLookupTable模塊
3.6用戶自定義函數模塊組
3.6.1Fcn模塊
3.6.2MATLABFcn模塊
3.6.3S?QFunction模塊
3.7數學運算模塊組
3.7.1Abs模塊
3.7.2Add模塊
3.7.3Divide模塊
3.7.4DotProduct模塊
3.7.5Gain模塊
3.7.6ComplextoMagnitude?QAngle模塊
3.7.7Magnitude?QAngletoComplex模塊
3.8非線性模塊組
3.8.1Backlash模塊
3.8.2Coulomb&ViscousFriction;模塊
3.8.3DeadZone模塊
3.8.4Quantizer模塊
3.8.5RateLimiter模塊
3.8.6Saturation模塊
3.9信號與系統模塊組
3.9.1BusSelector模塊
3.9.2BusCreator模塊
3.9.3Mux模塊
3.9.4Demux模塊
3.9.5DataStoreMemory模塊
3.9.6DataStoreRead模塊
3.9.7DataStoreWrite模塊
3.9.8Enable模塊
3.9.9Ground模塊
3.10本章小結

第4章Simulink常用命令庫分析
4.1Simulink中常用的模塊庫
4.2Simulink命令代碼
4.2.1Simulink系統路徑
4.2.2獲取Simulink模型參數值
4.3Simulink系統創建命令
4.3.1simulink命令
4.3.2simulink3命令
4.3.3find_system命令
4.3.4new_system命令
4.3.5open_system命令
4.3.6save_system命令
4.3.7bdclose命令
4.4Simulink模型模塊操作命令
4.4.1add_block命令
4.4.2delete_block命令
4.4.3add_ 命令
4.4.4delete_ 命令
4.4.5replace_block命令
4.5獲取Simulink文件路徑
4.5.1gcb命令
4.5.2gcbh命令
4.5.3gcs命令
4.5.4bdroot命令
4.6獲取Simulink模型參數命令
4.6.1get_param命令
4.6.2set_param命令
4.7Simulink代碼建模
4.8本章小結

第5章基于Simulink的S函數建模
5.1SimulinkS函數仿真應用
5.1.1SimulinkS函數仿真過程
5.1.2S函數的回調方法
5.2M?QfileS函數應用
5.3M?QfileS函數模板
5.3.1S函數工作方式
5.3.2S函數仿真過程
5.3.3S函數的編寫
5.3.4M文件S函數的模塊化
5.4M?QfileS函數實現
5.5本章小結

第6章控制系統Simulink仿真
6.1控制系統頻域分析
6.1.1頻率特性的定義
6.1.2頻率特性和傳遞函數的關系
6.1.3頻率特性的圖形表示方法
6.2幅相頻率特性
6.2.1比例環節
6.2.2微分環節
6.2.3積分環節
6.2.4慣性環節
6.2.5一階復合微分環節
6.2.6二階振蕩環節
6.2.7二階復合微分環節
6.2.8延遲環節
6.2.9開環系統的幅相特性曲線
6.3對數頻率特性
6.3.1比例環節
6.3.2微分環節
6.3.3積分環節
6.3.4慣性環節
6.3.5一階復合微分環節
6.3.6二階振蕩環節
6.3.7二階復合微分環節
6.3.8延遲環節
6.4開環系統的Bode圖
6.5最小相角系統和非最小相角系統
6.6奈奎斯特頻域穩定判據
6.7頻域對數穩定判據
6.8穩定裕度
6.8.1穩定裕度的定義
6.8.2穩定裕度的計算
6.9本章小結

第7章基于PID的Simulink控制系統仿真
7.1PID控制原理
7.2基于PID的控制仿真
7.3基于S函數的PID控制系統仿真
7.4基于PID的倒立擺小車控制仿真
7.5本章小結

第8章模糊邏輯控制仿真
8.1模糊邏輯概述
8.1.1高斯型隸屬函數
8.1.2三角形隸屬函數
8.2模糊邏輯控制箱圖形界面
8.2.1基本FIS編輯器
8.2.2隸屬函數編輯器
8.2.3繪制FIS
8.2.4設置模糊系統屬性
8.2.5規則編輯器和語法編輯器
8.2.6規則觀察器和模糊推理框圖
8.3模糊聚類分析
8.3.1FIS曲面
8.3.2FIS結構
8.3.3模糊均值聚類
8.3.4模糊聚類工具箱
8.4模糊與PID控制器仿真設計
8.4.1模糊邏輯工具箱
8.4.2PID控制
8.4.3模糊控制器設計
8.4.4模糊與PID控制仿真
8.5本章小結

第9章Simulink在電力系統中的應用
9.1同步發電機原理分析
9.2簡化同步電機模塊使用
9.3同步電機模塊使用
9.4負荷模型
9.4.1靜態負荷模塊
9.4.2三相動態負荷模塊
9.5異步電動機模塊
9.6直流電機模塊
9.7本章小結

第10章電力系統穩定性分析
10.1Powergui模塊
10.1.1仿真類型
10.1.2分析工具
10.2二極管模塊
10.3晶閘管模塊
10.4電力系統穩態仿真
10.4.1連續系統仿真
10.4.2離散系統仿真
10.5電力系統電磁暫態仿真
10.5.1斷路器模塊
10.5.2三相斷路器模塊
10.5.3三相故障模塊
10.5.4暫態仿真分析
10.6本章小結

第11章通信系統仿真設計
11.1通信系統仿真概述
11.2信源與信道模型
11.2.1隨機數產生器
11.2.2泊松分布產生器
11.2.3伯努利二進制信號產生器
11.2.4加性噪聲產生器
11.3濾波器分析
11.4調制與解調
11.4.1基帶模型與調制通帶分析
11.4.2解調與模擬調制模型分析
11.4.3數字調制解調器模型分析
11.5本章小結

第12章神經網絡控制
12.1神經網絡簡介
12.2人工神經元模型
12.3神經網絡的學習規則
12.4MATLAB神經網絡工具箱
12.5基于BP神經網絡的PID自適應控制
12.6基于Simulink的神經網絡模塊仿真
12.6.1模塊的設置
12.6.2模塊的生成
12.7基于Simulink的神經網絡控制系統
12.8反饋線性化控制
12.9本章小結

第13章滑模控制
13.1基于名義模型的滑模控制
13.1.1名義控制系統結構
13.1.2基于名義模型的控制
13.1.3基于名義模型的滑模控制器的設計
13.1.4基于名義模型的滑模控制仿真
13.2全局滑模控制
13.2.1全局滑模控制系統
13.2.2全局滑模控制器的設計
13.2.3基于全局滑模控制的仿真
13.3基于線性化反饋的滑模控制
13.3.1二階非線性確定系統的倒立擺仿真
13.3.2二階非線性不確定系統的倒立擺仿真
13.3.3輸入輸出的反饋線性化控制
13.3.4輸入輸出的反饋線性化滑模控制
13.4基于模型參考的滑模控制
13.5本章小結

第14章車輛系統仿真
14.1汽車制動系統仿真
14.2汽車懸架系統仿真
14.2.1汽車懸架系統運動方程建立
14.2.2汽車懸架系統仿真
14.2.3白噪聲路面模擬輸入仿真
14.3汽車四輪轉向控制系統仿真
14.3.1低速四輪轉向系統仿真
14.3.2高速四輪轉向系統仿真
14.4本章小結

第15章群智能算法控制系統仿真
15.1PID控制
15.2粒子群算法控制仿真
15.2.1基本粒子群算法
15.2.2粒子群算法流程
15.2.3被控對象PID整定
15.2.4階躍響應性能檢測
15.3遺傳算法控制仿真
15.3.1選擇算子
15.3.2交叉算子
15.3.3變異算子
15.3.4適應度值評估
15.3.5遺傳算法流程
15.3.6被控對象PID整定
15.3.7階躍響應性能檢測
15.4人群搜索算法控制仿真
15.4.1搜索步長的確定
15.4.2搜索方向的確定
15.4.3搜尋者個體位置的更新
15.4.4人群搜索算法流程
15.4.5被控對象PID整定
15.4.6階躍響應性能檢測
15.5本章小結

第16章圖像處理仿真
16.1圖像處理模塊庫
16.1.1分析和增強模塊
16.1.2轉換模塊庫
16.1.3濾波模塊庫
16.1.4幾何變換模塊庫
16.1.5形態學操作模塊庫
16.1.6接收器模塊庫
16.1.7輸入源模塊庫
16.1.8統計模塊庫
16.1.9文本和圖形模塊庫
16.1.10變換模塊庫
16.1.11工具模塊庫
16.2基于Simulink的圖像增強
16.2.1圖像灰度變換增強
16.2.2圖像的平滑增強
16.2.3圖像銳化增強
16.3基于Simulink的圖像轉換處理
16.3.1圖像類型轉換
16.3.2顏色模型轉換
16.4基于Simulink的圖像幾何變換
16.4.1圖像的旋轉
16.4.2圖像的縮放
16.5基于Simulink的圖像數學形態學操作
16.5.1圖像膨脹和腐蝕
16.5.2圖像的開運算與閉運算
16.6基于Simulink的圖像增強綜合實例
16.6.1圖像進行旋轉和增強
16.6.2圖像縮小旋轉及邊緣檢測處理
16.7本章小結

附錄Simulink常用命令庫

參考文獻