MATLAB/Simulink系統仿真

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過程控制語句的運用

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划問題求解

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線性規划問題

1.7.4二次型規划問題

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

3.2.2Digital Clock模塊

3.2.3Constant模塊

3.2.4Band?Limited White Noise模塊

3.2.5Chirp Signal模塊

3.2.6Sine Wave模塊

3.2.7Pulse Generator模塊

3.2.8Random Number模塊

3.2.9Step模塊

3.2.10Uniform Random Number模塊

3.3連續模塊組

3.3.1Derivative模塊

3.3.2Integrator模塊

3.3.3Transfer Fcn模塊

3.3.4Transport Delay模塊

3.3.5Zero?Pole模塊

3.3.6State?Space模塊

3.4離散模塊組

3.4.1Discrete Transfer Fcn模塊

3.4.2Discrete Filter模塊

3.4.3Unit Delay模塊

3.4.4Memory模塊

3.4.5Discrete Zero?Pole模塊

3.4.6Discrete State?Space模塊

3.4.7Zero?Order Hold模塊

3.5查表模塊組

3.5.11?D Lookup Table模塊

3.5.22?D Lookup Table模塊

3.6用戶自定義函數模塊組

3.6.1Fcn模塊

3.6.2MATLAB Fcn模塊

3.6.3S?Function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

3.7.4Dot Product模塊

3.7.5Gain模塊

3.7.6Complex to Magnitude?Angle模塊

3.7.7Magnitude?Angle to Complex模塊

3.8非線性模塊組

3.8.1Backlash模塊

3.8.2Coulomb & Viscous Friction模塊

3.8.3Dead Zone模塊

3.8.4Quantizer模塊

3.8.5Rate Limiter模塊

3.8.6Saturation模塊

3.9信號與系統模塊組

3.9.1Bus Selector模塊

3.9.2Bus Creator模塊

3.9.3Mux模塊

3.9.4Demux模塊

3.9.5Data Store Memory模塊

3.9.6Data Store Read模塊

3.9.7Data Store Write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_line命令

4.4.4delete_line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章基於Simulink的S函數建模

5.1Simulink S函數仿真應用

5.1.1Simulink S函數仿真過程

5.1.2S函數的回調方法

5.2M?file S函數應用

5.3M?file S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?file S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

6.2.6二階振盪環節

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

6.3.6二階振盪環節

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章基於PID的Simulink控制系統仿真

7.1PID控制原理

7.2基於PID的控制仿真

7.3基於S函數的PID控制系統仿真

7.4基於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基於BP神經網絡的PID自適應控制

12.6基於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基於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基於名義模型的滑模控制

13.1.1名義控制系統結構

13.1.2基於名義模型的控制

13.1.3基於名義模型的滑模控制器的設計

13.1.4基於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基於全局滑模控制的仿真

13.3基於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基於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基於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基於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基於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基於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基於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