精通SIMULINK系统仿真与控制PDF电子书下载

第1章 MATLAB 6.0概述 1

1.1 MATLAB简介 1

1.1.1 MATLAB的发展历程 1

1.1.2 MATLAB 6.0对系统环境的要求 2

1.1.3 MATLAB 6.0软件的安装 3

1.2 MATLAB 6.0新特性 5

1.2.1 MATLAB语言的发展 5

1.2.2 MATLAB 6.0的开发环境 5

1.2.3 MATLAB的数学计算能力 6

1.2.4 MATLAB 6.0的其他新特点 7

1.3 SIMULINK 4.0概述 8

1.3.1 什么是SIMULINK 8

1.3.2 SIMULINK 4.0的组成 8

1.3.3 SIMULINK 4.0的特点 9

第2章 熟悉MATLAB 6.0环境 10

2.1 MATLAB 6.0的桌面环境 10

2.2 MATLAB基本指令和用法 11

2.2.1 数值、变量和表达式 11

2.2.2 向量运算 12

2.2.3 矩阵的简单运算 13

2.2.4 矩阵的特殊运算 15

2.2.5 元胞数组 16

2.2.6 结构数组 18

2.2.7 数据的图形显示 20

2.2.8 命令窗口基本指令 21

2.3 工作空间 22

2.3.1 工作空间简介 22

2.3.2 基本指令 22

2.3.3 使用工作空间浏览器 23

2.3.4 工作空间的保存 23

2.4 路径设置 24

2.4.1 路径设置简介 24

2.4.2 目录的设置 24

2.4.3 路径浏览器的使用 25

2.5 M文件的编写与调试 25

2.5.1 M文件编辑器 25

2.5.2 MATLAB控制流结构 26

2.5.3 M函数文件 28

2.5.4 变量的作用范围 28

2.5.5 M文件的调试 28

2.6 在线演示和帮助 30

2.6.1 在线引导 30

2.6.2 演示程序 30

2.6.3 帮助系统 31

第3章 SIMULINK 4.0概述 34

3.1 SIMULINK 4.0导引 34

3.1.1 SIMULINK 4.0的安装 34

3.1.2 SIMULINK 4.0的启动 34

3.1.3 SIMULINK 4.0的工作环境 35

3.1.4 SIMULINK 4.0的演示程序 35

3.2 SIMULINK 4.0的组成 36

3.2.1 应用工具箱 36

3.2.2 实时工作室 36

3.2.3 状态流模块 36

3.2.4 扩展的模块集 37

3.2.5 SB2SL工具 37

3.3 SIMULINK中的基本概念 37

3.3.1 模块与模块框图 37

3.3.2 信号 38

3.3.3 求解器 39

3.3.4 子系统 39

3.3.5 零点穿越 39

3.4 SIMULINK的常用工具 40

3.4.1 仿真加速器 40

3.4.2 模型比较工具 42

3.4.3 仿真统计表 43

3.5 SIMULINK环境的设置 43

3.5.1 MATLAB环境设置对话框 43

3.5.2 SIMULINK环境的设置 43

3.6 一个简单的例子 44

3.6.1 开始 44

3.6.2 创建模型 45

3.6.3 仿真配置 46

3.6.4 启动仿真 46

3.6.5 结果 47

第4章 模型的创建 48

4.1 模型和模型文件 48

4.1.1 SIMULINK模型的概念 48

4.1.2 模型文件的创建和修改 48

4.1.3 模型的打印 49

4.1.4 模型的注释 50

4.2 模块操作 50

4.2.1 模块的基本概念 50

4.2.2 模块的基本操作 51

4.2.3 模块的向量化与标量扩展 54

4.2.4 模块的参数设置 55

4.3 模型中的信号 56

4.3.1 概述 56

4.3.2 确定输出信号的维数 57

4.3.3 信号属性的设置 57

4.4 信号线操作 58

4.4.1 绘制信号线 58

4.4.2 信号线的移动与删除 58

4.4.3 信号线的分支 59

4.4.4 信号线的显示属性 59

4.4.5 注释信号线 60

4.5 数据类型与数据对象 60

4.5.1 SIMULINK中的数据类型 60

4.5.2 数据对象概述 61

4.5.3 创建数据对象 62

4.5.4 在SIMULINK模型中使用数据对象 63

4.5.5 数据类的创建 63

4.5.6 SIMULINK数据浏览器 65

4.6 模型创建指令介绍 66

4.6.1 导引 66

4.6.2 指令详解 67

4.7 模块库与连接 75

4.7.1 导引 75

4.7.2 库的创建与修改 76

4.7.3 创建对库的连接 76

4.7.4 修改具有连接的子系统 77

4.7.5 连接模块的更新与显示 77

4.7.6 浏览模块库 78

4.8 模型的查找与浏览 78

4.8.1 模型对象的查找 78

4.8.2 模型浏览器的使用 80

4.9 建模的方法与技巧 80

4.9.1 创建子系统 80

4.9.2 使用回调例程 81

4.9.3 建模时的考虑 83

4.9.4 方程的建模 83

4.9.5 快捷键介绍 85

4.10 管理模型的版本 86

4.10.1 导引 86

4.10.2 指定当前的用户 86

4.10.3 模型属性对话框 87

4.10.4 模型修改日志的创建与编辑 88

第5章 SIMULINK仿真模块库 89

5.1 SIMULINK库 89

5.1.1 SIMULINK库简介 89

5.1.2 标准SIMULINK模块库 89

5.1.3 SIMULINK扩展库(Simulink Extras) 90

5.2 SIMULINK模块集 91

5.2.1 通信模块集(Communications Blockset) 91

5.2.2 面板与仪表模块集(Dials Gauges Blockset) 94

5.2.3 数字信号处理模块(DSP Blockset) 95

5.2.4 定点模块库(Fixed-Point Blockset) 95

5.2.5 非线性控制系统设计模块集(NCD Blockset) 96

5.2.6 神经网络模块集(Neural Network Blockset) 96

5.2.7 MPC模块集(MPS Blockset) 97

5.2.8 电力系统模块集(Power System Blockset) 97

5.3 其他辅助工具 98

5.3.1 实时窗口目标库(Real-Time Windows Target) 98

5.3.2 实时工作室(Real-Time Workshop) 98

5.3.3 状态流模块库(Stateflow) 99

第6章 SIMULINK模块库索引 100

6.1 Source库 100

6.1.1 Band-Limit White Noise模块 100

6.1.2 Chirp Signal模块 101

6.1.3 Clock模块 102

6.1.4 Constant模块 102

6.1.5 Digital Clock模块 103

6.1.6 Discrete Pulse Generator模块 103

6.1.7 From Workspace模块 104

6.1.8 From File模块 105

6.1.9 Pulse Generator模块 106

6.1.10 Ramp模块 107

6.1.11 Random Number模块 107

6.1.12 Repeating Sequence模块 108

6.1.13 Signal Generator模块 109

6.1.14 Sine Wave模块 109

6.1.15 Step模块 110

6.1.16 Uniform Random Number模块 111

6.2 Sinks库 112

6.2.1 Display模块 112

6.2.2 Scope模块 113

6.2.3 Stop Simulation模块 114

6.2.4 To File模块 114

6.2.5 To Workspace模块 115

6.2.6 XY Graph模块 116

6.3 Discrete库 117

6.3.1 Discrete Filter模块 117

6.3.2 Discrete State-Space模块 118

6.3.3 Discrete-Time Integrator模块 119

6.3.4 Discrete Transfer Fcn模块 122

6.3.5 Discrete Zero-Pole模块 123

6.3.6 First-Order Hold模块 124

6.3.7 Zero-Order Hold模块 124

6.3.8 Unit Delay模块 125

6.4 Continuous库 125

6.4.1 Derivative模块 125

6.4.2 Integrator模块 126

6.4.3 Memory模块 129

6.4.4 State-Space模块 129

6.4.5 Transfer Fcn模块 130

6.4.6 Transfer Delay模块 131

6.4.7 Variable Transport Delay模块 132

6.4.8 Zero-Pole模块 133

6.5 Math库 134

6.5.1 Abs模块 134

6.5.2 Algebraic Constraint模块 135

6.5.3 Bitwise Logical Operator模块 136

6.5.4 Combinatorial Logic(组合逻辑)模块 137

6.5.5 Complex to Magnitude-Angle模块 138

6.5.6 Complex to Real-Image模块 139

6.5.7 Dot Product模块 139

6.5.8 Gain模块 140

6.5.9 Logical Operator模块 141

6.5.10 Magnitude-Angle to Complex模块 142

6.5.11 Math Function模块 142

6.5.12 Matrix Gain模块 143

6.5.13 MinMax模块 144

6.5.14 Product模块 145

6.5.15 Real-Image to Complex模块 146

6.5.16 Relational Operator模块 147

6.5.17 Rounding Function模块 148

6.5.18 Sign模块 148

6.5.19 Slider Gain模块 149

6.5.20 Sum模块 149

6.5.21 Trigonometric Function模块 150

6.6 Nonlinear库 151

6.6.1 Backlash模块 151

6.6.2 Coulomb Viscous Friction模块 152

6.6.3 Dead Zone模块 153

6.6.4 Manual Switch模块 154

6.6.5 Multiport Switch模块 154

6.6.6 Quantizer模块 155

6.6.7 Rate Limiter模块 156

6.6.8 Relay模块 157

6.6.9 Saturation模块 158

6.6.10 Switch模块 158

6.7 Function Table库 159

6.7.1 Direct Look-Up Table (n-D)模块 159

6.7.2 Fcn模块 161

6.7.3 Look-Up Table模块 162

6.7.4 Look-Up Table(2-D)模块 163

6.7.5 Look-Up Table(n-D)模块 164

6.7.6 MATLAB Fcn模块 165

6.7.7 Polynomial模块 166

6.7.8 PreLook-Up Index Search模块 167

6.7.9 Interpolation(n-D)Using PreLook-Up模块 168

6.7.10 S-Function模块 169

6.8 Signals Systems库 170

6.8.1 Bus Selector模块 170

6.8.2 Configurable Subsystem模块 171

6.8.3 Data Store Memory模块 171

6.8.4 Data Store Read模块 172

6.8.5 Data Store Write模块 173

6.8.6 Data Type Conversion模块 173

6.8.7 Demux模块 174

6.8.8 Enable模块 174

6.8.9 From模块 175

6.8.10 Function-Call Generator模块 176

6.8.11 Goto模块 177

6.8.12 Goto Tag Visibility模块 177

6.8.13 Ground模块 178

6.8.14 Hit Crossing模块 178

6.8.15 IC模块 179

6.8.16 Inport模块 179

6.8.17 Merge模块 181

6.8.18 Model Info模块 182

6.8.19 Mux模块 182

6.8.20 Output模块 183

6.8.21 Selector模块 184

6.8.22 Subsystem模块 184

6.8.23 Terminator模块 184

6.8.24 Trigger模块 184

6.8.25 Width模块 185

6.8.26 Probe模块 185

6.8.27 Reshape模块 186

6.8.28 Matrix Concatenation模块 186

第7章 子系统的创建与封装 188

7.1 子系统介绍 188

7.1.1 分层的建模思想 188

7.1.2 用户模块库的定制 189

7.1.3 条件子系统 189

7.1.4 一个简单的例子 189

7.2 一般子系统 192

7.2.1 什么是一般子系统 192

7.2.2 采用框选法创建一般子系统 192

7.2.3 采用Subsystem模块方法创建子系统 193

7.3 封装子系统 193

7.3.1 什么是封装子系统 193

7.3.2 封装子系统的创建过程 193

7.3.3 参数对话框的设置 193

7.4 条件子系统 198

7.4.1 使能子系统 198

7.4.2 触发子系统 199

7.4.3 触发-使能子系统 200

7.4.4 交替执行子系统 200

7.4.5 条件子系统小结 201

第8章 仿真模型的分析 202

8.1 模型状态的确定 202

8.1.1 导引 202

8.1.2 确定模型状态 202

8.1.3 平衡点的确定 203

8.1.4 实例 203

8.2 模型的线性化问题 204

8.2.1 线性化的数学描述 204

8.2.2 连续系统的线性化 205

8.2.3 离散系统的线性化 206

8.2.4 实例 206

8.3 代数环问题 207

8.3.1 仿真模型中的代数环 207

8.3.2 非代数环的情况 208

8.4 微分方程的求解算法 209

8.4.1 微分方程的求解 209

8.4.2 各种求解方法的比较 209

8.5 积分步长与容许误差 210

8.5.1 积分步长的选择 210

8.5.2 容许误差的设置 210

第9章 运行仿真 212

9.1 启动仿真过程 212

9.1.1 仿真入门 212

9.1.2 用菜单方式启动仿真 213

9.1.3 仿真过程的诊断 213

9.2 仿真的配置 214

9.2.1 求解器的设置 214

9.2.2 工作空间I/O的设置 216

9.2.3 诊断页的设置 217

9.2.4 高级属性的设置 218

9.3 优化仿真过程 220

9.3.1 介绍 220

9.3.2 提高仿真速度 220

9.3.3 提高仿真精度 221

9.4 从命令窗口中执行仿真 221

9.4.1 介绍 221

9.4.2 使用sim指令 222

9.4.3 仿真配置指令的使用 222

9.5 仿真结果的观察 224

9.5.1 使用示波器 224

9.5.2 使用返回变量方法 225

9.5.3 使用工作空间方式 225

第10章 模型的调试 227

10.1 SIMULINK 4.0的调试环境 227

10.1.1 启动调试器 227

10.1.2 开始调试 228

10.1.3 获取在线帮助 229

10.2 调试过程 229

10.2.1 调试步骤 229

10.2.2 无条件断点的设置 230

10.2.3 无条件断点的清除 231

10.2.4 条件断点的设置 231

10.3 仿真信息的显示 232

10.3.1 模块I/O的显示 232

10.3.2 代数环的显示 233

10.3.3 显示系统状态 233

10.4 模型信息的显示 233

10.4.1 显示模型中模块的执行次序 233

10.4.2 根据索引号确定模块 234

10.4.3 显示模型当中的非虚拟系统 234

10.4.4 显示模型当中的非虚拟模块 234

10.4.5 显示零点穿越模块 235

10.4.6 显示代数环 235

10.4.7 显示调试器设置信息 235

10.4.8 调试命令列表 236

第11章 S函数的编写 237

11.1 S函数概述 237

11.1.1 什么是S函数 237

11.1.2 什么时候使用S函数 237

11.1.3 S函数的工作原理 238

11.1.4 S函数的基本概念 239

11.2 采用M文件编写S函数 240

11.2.1 S函数模块的创建 240

11.2.2 连续系统的S函数 243

11.2.3 离散系统的S函数 244

11.2.4 混合系统的S函数 246

11.3 采用C MEX文件编写S函数 248

11.3.1 概述 248

11.3.2 简单C MEX文件的创建 248

11.3.3 连续系统的C MEX实现 250

11.3.4 离散系统的C MEX实现 253

11.3.5 混合系统的C MEX实现 256

第12章 控制系统的建模与仿真 259

12.1 离散系统建模 259

12.1.1 离散系统建模的基本概念 259

12.1.2 不同采样速率的彩色显示 260

12.1.3 混合系统建模 261

12.2 经典控制系统的设计与仿真 261

12.2.1 控制系统的时域分析方法 261

12.2.2 控制系统的频域分析方法 262

12.2.3 控制系统的根轨迹分析方法 263

12.2.4 常用控制器的设计与仿真 264

12.3 现代控制系统的设计与仿真 266

12.3.1 现代控制系统的特点 266

12.3.2 模型参考自适应系统 267

12.3.3 实例 267