计算机仿真技术 MATLAB在电气、自动化专业中的应用PDF电子书下载

第1章 计算机仿真技术 1

1.1 系统与系统模型 1

1.1.1 系统的概念 1

1.1.2 系统研究的方法 2

1.1.3 模型的建立 3

1.2 仿真及计算机仿真三要素 6

1.2.1 仿真的定义 6

1.2.2 计算机仿真的目的和作用 7

1.2.3 计算机仿真系统的三要素 7

1.2.4 仿真的分类 8

1.3 连续系统仿真概论 8

1.3.1 连续系统仿真模型 9

1.3.2 连续系统的仿真数字算法初步 10

1.3.3 几种常用的积分法 10

1.3.4 算法误差和稳定性问题 13

1.3.5 算法的比较和选择 15

1.4 计算机仿真软件 15

1.4.1 计算机仿真软件发展 16

1.4.2 以数学模型为基础的仿真软件 17

1.4.3 以硬件模型为基础的仿真软件 17

第2章 MATLAB基础知识 19

2.1 MATLAB简介 19

2.1.1 MATLAB概述 19

2.1.2 MATLAB的构成 19

2.1.3 MATLAB的特点及优势 20

2.1.4 部分MATLAB常见窗口界面 21

2.2 MATLAB的基本操作 24

2.2.1 MATLAB语言结构 24

2.2.2 MATLAB常用命令 25

2.3 MATLAB变量及运算 28

2.3.1 矩阵变量及元素 28

2.3.2 矩阵的基本运算 31

2.4 常用函数和初等矩阵计算 36

2.4.1 常用函数 36

2.4.2 初等矩阵计算 37

2.5 基本绘图方法 39

2.5.1 二维平面图形 40

2.5.2 三维立体图形 46

2.5.3 其他图形函数绘图 49

2.5.4 符号表达式绘图 50

2.5.5 动画 51

2.6 常见人机交流和输入输出函数 52

2.6.1 注释语句的输入和显示 52

2.6.2 输入函数 52

2.6.3 数字与字符串的输出 53

第3章 M文件和MATLAB开发环境 55

3.1 MATLAB的M文件 55

3.1.1 文本文件 55

3.1.2 函数文件 56

3.1.3 变量作用域 57

3.2 流程控制语句 58

3.2.1 顺序结构 58

3.2.2 分支结构 59

3.2.3 循环结构 61

3.2.4 try语句 64

3.3 MATLAB与其他软件的关系 65

3.3.1 操作系统的日期与时间 65

3.3.2 文件的操作 66

3.3.3 图形文件的转储 66

3.3.4 与文字或数据处理系统之间的关系 67

3.4 MATLAB的文件管理系统 68

3.4.1 安装后的MATLAB文件管理系统 68

3.4.2 MATLAB自身的用户文件格式 68

3.4.3 文件管理和搜索路径 69

3.4.4 搜索顺序 69

第4章 其他常规函数库 70

4.1 数据分析函数库 70

4.1.1 数据统计处理 70

4.1.2 用于场论的数据分析 73

4.2 多项式函数库 74

4.2.1 特征多项式 74

4.2.2 多项式运算 75

4.2.3 多项式拟合 76

4.2.4 多项式插值 77

4.2.5 线性微分方程的解 79

4.3 函数功能和数值积分函数库（funfun） 81

4.3.1 任意函数的数值积分 81

4.3.2 任意函数的数值微分 82

4.4 字符串函数库（strfun） 83

4.4.1 字符串赋值和格式转换 83

4.4.2 字符串语句的执行 84

4.4.3 字符串的输出 84

4.5 符号数学工具箱 84

4.5.1 符号变量和表达式的建立 85

4.5.2 符号表达式的运算和操作 87

4.5.3 符号极限、微积分和级数求和 93

4.5.4 符号积分变换 95

4.5.5 图形化的符号函数计算器 96

第5章 Si nulink基础 98

5.1 Simulink入门 98

5.1.1 Simulink模块构造和工作原理 98

5.1.2 Simulink启动及窗口 99

5.1.3 Simulink的基本模块简介 101

5.1.4 Simulink的基本建模过程 105

5.1.5 示波器的设置 107

5.2 Simulink基本操作 108

5.2.1 模块文件的操作 108

5.2.2 模块的操作 109

5.2.3 子系统的生成与操作 113

5.2.4 仿真运行操作 114

5.3 仿真参数设置 114

5.3.1 仿真算法 115

5.3.2 仿真参数设置 116

5.3.3 Data Import/Export选项卡参数设置 116

5.3.4 Diagnostics选项卡参数设置 117

5.3.5 其他选项卡 119

5.4 S-函数 119

5.4.1 S-函数概述 119

5.4.2 S-函数工作原理 120

5.4.3 S-函数的模板程序 120

第6章 MATLAB在自动控制原理中的应用 128

6.1 系统的数学模型 128

6.1.1 连续系统的模型 128

6.1.2 模型转换 129

6.2 控制系统工具箱和LTI对象 130

6.2.1 LTI对象 131

6.2.2 LTI模型对象生成及转换 134

6.2.3 LTI典型对象的生成 135

6.2.4 LTI典型对象模型检测 136

6.2.5 LTI连续系统模型和离散系统模型之间的转换 137

6.3 控制系统模型的组合连接 137

6.4 控制系统分析函数 141

6.4.1 控制系统时域分析函数 141

6.4.2 控制系统频域分析函数 145

6.5 控制系统分析及校正 149

6.5.1 控制系统时域稳定性分析 150

6.5.2 控制系统校正 154

6.6 现代控制论的应用 157

6.6.1 线性系统的标准型及能观能控的分解 157

6.6.2 控制系统李雅普诺夫稳定性分析 161

6.6.3 现代控制系统的校正 162

第7章 MATLAB在过程控制中的应用 166

7.1 过程控制中常用的仿真模块 166

7.1.1 延迟特性的处理及模块介绍 166

7.1.2 PID控制器及模块介绍 168

7.2 MATLAB在过程控制中的具体应用 170

7.2.1 串级控制系统的MATLAB计算及仿真 170

7.2.2 大林算法MATLAB计算及仿真 171

7.2.3 前馈控制MATLAB计算及仿真 172

第8章 MATLAB在电力电子技术中的应用 174

8.1 电力电子器件 174

8.1.1 电力二极管 174

8.1.2 晶闸管 175

8.1.3 门极关断晶闸管 176

8.1.4 绝缘栅双极性晶体管 177

8.2 其他常用电力电子仿真模块 178

8.2.1 整流桥模型 178

8.2.2 同步脉冲触发器 180

8.2.3 PWM发生器 180

8.2.4 Powergui 182

8.2.5 Multimeter 183

8.3 MATLAB在电力电子技术中的具体应用 184

8.3.1 交流电压信号叠加模型 184

8.3.2 晶闸管斩波电路模型 185

8.3.3 直流升压变换器模型 186

8.3.4 晶闸管三相桥式整流器模型 188

第9章 MATLAB在交直流调速中的应用 191

9.1 交直流调速基本模块 191

9.1.1 直流电动机模块 191

9.1.2 交流电动机模块 192

9.1.3 交流电动机测量模块 193

9.2 MATLAB在交直流调速系统的具体应用 194

9.2.1 开环直流电动机直接起动 194

9.2.2 开环直流调速系统 195

9.2.3 双闭环直流调速系统 197

9.2.4 交流电动机直接全压起动系统 199

9.2.5 交流电动机PWM开环调速系统 200

第10章 MATLAB在电力系统中的应用 202

10.1 电力系统基本模块 202

10.1.1 交流电压源 202

10.1.2 交流电流源 203

10.1.3 三相电源元件 203

10.1.4 串、并联RLC支路元件 204

10.1.5 串、并联RLC负载元件 204

10.1.6 集中参数输电线路元件 206

10.1.7 分布参数输电线路元件 206

10.1.8 断路器元件 206

10.1.9 变压器元件 207

10.1.10 Park变换模块 208

10.2 MATLAB在电力系统中的具体应用 208

10.2.1 单相供电线路π型网络系统 208

10.2.2 线性变压器供电系统 210

10.2.3 三相供电负载变化及线路短路分析系统 211

参考文献 214