电工学的MATLAB实践PDF电子书下载

第1章 电工学的MATLAB实践概述 1

1.1 电能优越性、电能应用与生产发展的关系 1

1.1.1 电能的广泛应用 1

1.1.2 电能的优越性 1

1.1.3 电能应用与生产发展的关系 2

1.2 电工学的MATLAB实践 2

1.2.1 先进的MATLAB系统 2

1.2.2 电工学MATLAB实践的特点 5

上篇 MATLAB实践基础 6

第2章 MATLAB 7.5系统概述 6

2.1 MATLAB 7.5安装与启动 6

2.1.1 MATLAB 7.5的安装 6

2.1.2 Notebook的安装 9

2.1.3 MATLAB 7.5的启动 9

2.1.4 Notebook的启动 10

2.2 MATLAB 7.5的系统界面 11

2.2.1 MATLAB 7.5系统的4个小窗口 12

2.2.2 MATLAB 7.5的命令窗口（Command Window） 12

2.2.3 MATLAB 7.5菜单项命令 13

2.2.4 MATLAB 7.5工具栏按钮 19

2.2.5 Start按钮 19

2.3 MATLAB 7.5的内容及其查找 20

2.3.1 MATLAB 7.5的内容 20

2.3.2 MATLAB 7.5内容的查找 23

2.3.3 MATLAB 7.5的模糊查询 25

2.3.4 查询文件所在的路径与子目录 25

2.3.5 MATLAB 7.5的Work子目录 26

2.4 MATLAB的文字处理工具Notebook 26

2.4.1 Notebook菜单命令简介 26

2.4.2 Notebook的使用 27

2.4.3 Notebook使用的几个问题 28

第3章 MATLAB数值运算 29

3.1 MATLAB的数值运算基础 29

3.1.1 常量 29

3.1.2 变量 30

3.1.3 MATLAB运算符 30

3.2 MATLAB的数组、矩阵运算 32

3.2.1 数组、矩阵的概念 33

3.2.2 数组或矩阵元素的标识 33

3.2.3 数组与矩阵的输入 35

3.2.4 数组、矩阵的算术运算 36

3.2.5 矩阵的特有运算 40

3.2.6 数组的关系运算 48

3.2.7 数组的逻辑运算 48

3.3 MATLAB的数组函数与矩阵函数 48

3.3.1 数组函数 48

3.3.2 矩阵函数 49

3.4 多项式及其运算 51

3.4.1 多项式运算函数 51

3.4.2 多项式运算举例 52

3.5 MATLAB的数学表达式及其书写 53

3.5.1 MATLAB的数学表达式 53

3.5.2 MATLAB数学表达式的书写 54

第4章 MATLAB符号运算基础 55

4.1 MATLAB符号运算概述 55

4.1.1 MATLAB符号运算入门 55

4.1.2 MATLAB符号运算的几个基本概念 56

4.2 MATLAB符号对象的基本运算与关系运算 58

4.3 MATLAB符号运算的基本函数 59

4.3.1 符号变量的代换及其函数subs（） 59

4.3.2 符号对象转换为数值对象的函数double（）、digits（）、vpa（） 59

4.3.3 MATLAB符号表达式的化简 60

4.4 MATLAB符号微积分运算 62

4.4.1 MATLAB符号极限运算 62

4.4.2 MATLAB符号函数微分运算 63

4.4.3 MATLAB符号函数积分运算 64

4.4.4 符号求和函数与Taylor（泰勒）级数展开函数 65

4.5 MATLAB符号方程求解 66

4.5.1 MATLAB符号代数方程求解 67

4.5.2 MATLAB符号微分方程求解 68

4.6 复变函数计算的MATLAB实现 70

4.6.1 复数的概念 70

4.6.2 MATLAB关于复变量的函数命令 70

4.6.3 复数的生成与创建复矩阵 71

4.6.4 复数的几何表示 72

4.6.5 复数代数运算的MATLAB实现 74

第5章 MATLAB程序设计 76

5.1 M文件、MATLAB函数与MATLAB程序 76

5.1.1 M文件 76

5.1.2 MATLAB函数 76

5.1.3 MATLAB命令文件或程序 79

5.2 MATLAB程序设计基础 80

5.2.1 MATLAB程序设计基本规则 80

5.2.2 表达式、表达式语句与赋值语句 81

5.2.3 程序流程控制语句 81

5.2.4 程序流程控制指令 87

5.3 MATLAB程序设计再举例 87

第6章 MATLAB 7.5常用图形命令与符号函数图形命令 90

6.1 MATLAB的常用图形命令 90

6.1.1 绘图函数plot（） 90

6.1.2 绘图坐标系的调整 91

6.1.3 图形标注 91

6.1.4 多次重叠绘制图形 93

6.1.5 图形窗口在程序设计中的应用 95

6.1.6 图形窗口的分割 95

6.2 MATLAB的特殊坐标绘图函数 95

6.2.1 对数坐标曲线 95

6.2.2 极坐标曲线 96

6.2.3 双y轴坐标曲线 97

6.2.4 复数的图形曲线 98

6.3 MATLAB离散数据与步进图形的绘图函数 99

6.3.1 MATLAB绘制离散数据图形的函数命令stem（） 99

6.3.2 MATLAB绘制步进图形的函数命令stairs（） 99

6.4 MATLAB符号函数的图形命令 100

6.4.1 符号函数的简捷绘图函数命令ezplot（） 100

6.4.2 符号函数的绘图函数命令fplot（） 101

6.4.3 符号函数的极坐标绘图函数命令ezpoar（） 103

下篇 电工学的MATLAB实践 104

第7章 MATLAB 7.5的仿真集成环境Simulink 7.0 104

7.1 Simulink仿真特色与其模型窗口 104

7.1.1 Simulink仿真特色 104

7.1.2 进入MATLAB 7.5的Simulink 7.0 105

7.1.3 Simulink 7.0的模型窗口概述 106

7.2 Simulink 7.0的界面与组成 109

7.2.1 Simulink 7.0功能模块组的打开与关闭 110

7.2.2 Simulink 7.0功能模块的分类及其用途 110

7.2.3 有关Simulink 7.0的几个问题 121

7.3 用Simulink建立系统模型 122

7.3.1 打开模型窗口的方法 122

7.3.2 模块的查找与选择 122

7.3.3 模块的复制、移动与删除 123

7.3.4 模块的连接 124

7.3.5 模块标题名称的修改 125

7.3.6 系统结构图模型标题名称的标注与修改 125

7.3.7 创建模型的取消与复原 126

7.3.8 模型文件的保存与打开 126

7.3.9 模型框图的打印 126

7.3.10 Simulink建模注意事项 126

7.4 模块内部参数的设置或修改 127

7.4.1 常用15个模块内部参数的设置或修改 127

7.4.2 用Simulink建立系统模型举例 133

7.5 观察Simulink的仿真结果 135

7.5.1 使用示波器模块观察仿真输出 135

7.5.2 使用To Workspace模块将仿真输出信息返回到MATLAB命令窗口中 137

7.5.3 使用Out模块将仿真输出信息返回到MATLAB命令窗口中 139

第8章 常用电气系统（SimPowerSystems）实体图形化仿真模型 140

8.1 电气系统（SimPowerSystems）实体图形化模型库简介 140

8.1.1 电源（Electrical Sources）模块组 140

8.1.2 电器元件（Elements）模块组 141

8.1.3 电力电子元件（Power Electronics）模块组 142

8.1.4 电机（Machines）模块组 144

8.1.5 电气测量仪表（Measurements）模块组 145

8.1.6 应用程序（Application Libraries）模块组 147

8.1.7 其它电气（Extras）模块组 147

8.2 常用电气系统（SimPowerSystems）实体图形化仿真模型 148

8.2.1 基本电路元件的仿真模型 148

8.2.2 典型电机与变压器的仿真模型 151

8.2.3 基本电力电子器件的仿真模型 157

8.2.4 电力电子变流器典型驱动装置的仿真模型 166

8.2.5 典型测量元件与选路器的仿真模型 171

第9章 电路基本概念与直流电路的MATLAB计算及仿真 176

9.1 电路基本概念 176

9.1.1 电路与电路模型 176

9.1.2 电路的基本物理量 176

9.1.3 电路的负载工作状态、开路与短路 178

9.1.4 电压源、电流源及其等效变换 179

9.2 直流电路的基本计算方法及其MATLAB仿真 179

9.2.1 电阻串并联连接与星形、三角形连接的等效变换 179

9.2.2 支路电流法及其MATLAB仿真 180

9.2.3 叠加原理及其MATLAB仿真 181

9.2.4 电压源、电流源与等效变换及其MATLAB仿真 182

9.3 受控源电路的MATLAB计算 183

9.4 直流电路计算MATLAB仿真再举例 186

第10章 正弦交流电路的MATLAB计算及仿真 191

10.1 有关正弦交流电路的基本概念 191

10.1.1 周期、频率与角频率 191

10.1.2 瞬时值、幅值与有效值 191

10.1.3 相位、初相位、相位差与同相位 192

10.1.4 交流电压源、三相电源仿真模块 192

10.2 正弦量的表示法 192

10.2.1 正弦量的三角函数式与正弦波形曲线表示 192

10.2.2 正弦量的复数表示 193

10.2.3 正弦量的相量表示 193

10.3 RLC元件交流电路及其MATLAB仿真 194

10.3.1 电阻、电感、电容3种电路元件及其功率、电压与电流的复数关系 194

10.3.2 RLC元件交流电路及其MATLAB仿真举例 197

10.3.3 复杂正弦交流电路及其MATLAB仿真举例 201

10.4 交流电路频率特性的MATLAB计算及仿真 203

10.4.1 滤波电路频率特性的MATLAB计算及仿真 203

10.4.2 谐振电路频率特性的MATLAB计算及仿真 205

10.5 提高功率因数的措施及其MATLAB计算及仿真 208

第11章 三相交流电路的MATLAB计算及仿真 211

11.1 三相交流电压的MATLAB仿真 211

11.1.1 电源星形连接的相电压与线电压相量图、相应关系式 211

11.1.2 绘制三相正弦交流电波形图与相量图示例 212

11.2 星形与三角形连接负载的MATLAB仿真 213

11.2.1 三相对称负载计算举例 213

11.2.2 三相不对称负载计算举例 214

11.2.3 从交流电源经L与C获得三相对称电压 215

11.2.4 相序指示器的计算及仿真 216

11.3 三相功率的MATLAB计算 218

11.3.1 三相功率关系式 218

11.3.2 三相功率计算举例 219

11.4 对称分量法及其MATLAB计算 222

11.4.1 120°与-120°旋转因子 222

11.4.2 对称分量法 222

11.4.3 对称分量法计算举例 223

第12章 非正弦周期电流电路的MATLAB计算及仿真 226

12.1 非正弦周期量的分解 226

12.1.1 周期函数分解为傅里叶级数 226

12.1.2 奇函数、偶函数与其它特殊函数的傅里叶级数 227

12.2 频谱分析的概念 228

12.2.1 离散频谱的概念 228

12.2.2 连续频谱的概念 235

12.3 非正弦周期量的有效值 236

第13章 线性电路暂态过程时域分析的MATLAB实现 238

13.1 有关线性电路过渡过程时域分析的基本概念 238

13.1.1 换路定律 238

13.1.2 零输入响应、零状态响应与全响应 238

13.1.3 一阶线性电路暂态分析的三要素法 239

13.2 线性电路暂态过程时域分析的MATLAB实现 239

13.2.1 一阶电路时域分析的MATLAB实现 239

13.3.2 二阶电路时域分析的MATLAB实现 251

第14章 线性电路暂态过程复频域分析的MATLAB实现 255

14.1 Laplace变换与反变换 255

14.1.1 Laplace变换与反变换的概念 255

14.1.2 MATLAB的Laplace变换函数命令 256

14.1.3 MATLAB的Laplace反变换函数命令 256

14.2 用部分分式法求Laplace反变换 256

14.2.1 利用留数将象函数表达式展成部分分式 256

14.2.2 由象函数表达式求原函数 257

14.3 线性电路的复频域解法 259

14.3.1 用Laplace反变换求解微分方程 259

14.3.2 RLC元件VCR的复频域形式 262

14.3.3 基尔霍夫定律的复频域形式 264

14.3.4 欧姆定律的复频域形式 264

第15章 磁路和铁芯线圈电路的MATLAB计算 266

15.1 磁路的基本物理量及其相互关系 266

15.1.1 磁路的基本物理量 266

15.1.2 磁场的基本性质 267

15.2 铁磁物质及其磁性能 268

15.2.1 铁磁物质的导磁性 268

15.2.2 磁滞回线 268

15.3 磁路基本定律与交流铁芯线圈电路 270

15.3.1 磁路基本定律 270

15.3.2 交流铁芯线圈电路 272

15.4 磁路的应用实例 273

15.4.1 变压器 273

15.4.2 电磁铁 275

第16章 电动机及其简单控制的MATLAB实现 277

16.1 异步电动机及其简单控制的MATLAB实现 277

16.1.1 异步电动机的转动 277

16.1.2 异步电动机机械特性的MATLAB仿真 283

16.1.3 异步电动机起动的仿真 285

16.1.4 异步电动机调速的仿真 289

16.1.5 异步电动机制动的仿真 290

16.2 直流电机及其简单控制的MATLAB实现 293

16.2.1 并励直流电动机的机械特性 293

16.2.2 直流电动机机械特性的MATLAB仿真 294

16.2.3 直流电动机起动的仿真 296

16.2.4 直流电动机反转的仿真 299

第17章 电力电子技术的MATLAB实践 300

17.1 可控整流电路的MATLAB计算及仿真 300

17.1.1 单相半波可控整流电路（电阻性负载）的MATLAB仿真 300

17.1.2 单相桥式可控整流电路（电阻性负载）的MATLAB仿真 305

17.1.3 单相全波可控整流电路的MATLAB仿真 310

17.1.4 三相桥式可控整流电路（电阻性负载）的MATLAB仿真 312

17.2 逆变电路与变频电路的MATLAB仿真 314

17.2.1 单相桥式电压型正弦波脉宽调制（SPWM）逆变与变频电路的MATLAB仿真 314

17.2.2 三相桥式电压型正弦波脉宽调制（SPWM）变频与变频电路的MATLAB仿真 317

17.3 交流调压电路的MATLAB仿真 321

17.3.1 单相交流调压电路的MATLAB仿真 321

17.3.2 三相电机交流调压电路的MATLAB仿真 323

17.4 直流斩波电路的MATLAB仿真 325

第18章 电子电路的MATLAB计算及仿真 328

18.1 集成运算放大电路的MATLAB计算及仿真 328

18.2 门电路与组合逻辑电路的MATLAB仿真 331

18.2.1 门电路的MATLAB仿真 332

18.2.2 组合逻辑电路的MATLAB仿真 334

附录 MATLAB基本函数 336

参考文献 352