Matlab 7.0/Simulink 6.0應(yīng)用實(shí)例仿真與高效算法開發(fā)

內(nèi)容概要

本書以科學(xué)計算和工程仿真為背景，利用Matlab\Simulink工具結(jié)合實(shí)際工程問題進(jìn)行講解，全書圖文并茂，突出應(yīng)用，并配有豐富的計算程序和仿真框圖?！　∪珪?8章，分為兩部分：第一部分為Matlab計算篇（含第1～9章），這部分主要利用Matlab實(shí)現(xiàn)各種高效的計算方法，如微積分求解、線性方程組求解、非線性方程組求解、數(shù)據(jù)建模、微分方程求解、邊值問題求解和優(yōu)化問題求解等計算領(lǐng)域經(jīng)常遇到的問題。第二部分為Simulink仿真篇（含第10～18章），利用Simulink進(jìn)行系統(tǒng)建模和工程仿真，如Simulink的數(shù)值計算、離散和連續(xù)混合系統(tǒng)建模、Stateflow、控制系統(tǒng)設(shè)計、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、機(jī)構(gòu)仿真和實(shí)時工具箱等。本書配有豐富的工程實(shí)例，掌握本書之后可以非常容易地利用Matlab/Simulink進(jìn)行常規(guī)的科學(xué)計算和仿真?！　”緯鴥?nèi)容豐富，涉及多個專業(yè)領(lǐng)域，是一本難得的系統(tǒng)的工程書籍，能夠幫助讀者更好地解決問題，可以作為在校大學(xué)生、研究生、教師、工程師和科研人員的參考手冊，亦可作為廣大工程技術(shù)人員的參考用書。

書籍目錄

第一篇  Matlab計算篇　第1章  Matlab語言程序基礎(chǔ)	　　1.1  Matlab 的數(shù)據(jù)類型	　　　1.1.1  常量與變量	　　　1.1.2  運(yùn)算符	　　　1.1.3  結(jié)構(gòu)數(shù)組	　  　1.1.4  數(shù)組與矩陣的生成	　　1.2  基本數(shù)學(xué)運(yùn)算	　　　1.2.1  向量及其運(yùn)算	　　　1.2.2  矩陣及其運(yùn)算	　　　1.2.3  多項式的化簡與變換	　　1.3  基本符號運(yùn)算	　　　1.3.1  符號對象和表達(dá)式	　　　1.3.2  符號函數(shù)的操作	　　　1.3.3  符號對象和其他數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換	　　　1.3.4  符號矩陣的生成	　　　1.3.5  符號表達(dá)式的操作	　　1.4  基本的流程結(jié)構(gòu)	　　　1.4.1  循環(huán)結(jié)構(gòu)	　　　1.4.2  轉(zhuǎn)移結(jié)構(gòu)	　　　1.4.3  開關(guān)結(jié)構(gòu)	　　　1.4.4  試探結(jié)構(gòu)	　　1.5  函數(shù)編寫與調(diào)試	　　　1.5.1  函數(shù)的基本結(jié)構(gòu)	　　　1.5.2  變量的檢測傳遞	　　　1.5.3  串演算函數(shù)	　　1.6  圖形的繪制	　　　1.6.1  二維圖形繪制基本語句	　　　1.6.2  特殊二維圖形繪制語句	　　　1.6.3  二維圖形的精細(xì)控制	　　　1.6.4  三維圖形繪制	　　　1.6.5  三維圖形的可視化	　　　1.6.6  三維圖形的精細(xì)控制	　第2章  Matlab與Microsoft Office的連接	　　2.1  Matlab與Microsoft Word的連接	　　　2.1.1  安裝Matlab Notebook	　　　2.1.2  使用Matlab Notebook	　　　2.1.3  Notebook使用時需要注意的問題	　　2.2  Matlab與Microsoft PowerPoint的連接	　第3章  微積分問題的數(shù)值實(shí)驗(yàn)	　　3.1  微積分問題的解析解	　　　3.1.1  極限問題的解析解	　　　3.1.2  函數(shù)導(dǎo)數(shù)的解析解	　　　3.1.3  積分問題的解析解	　　3.2  函數(shù)的級數(shù)展開與求和	　　　3.2.1  Taylor 冪級數(shù)展開	　　　3.2.2  Fourier 級數(shù)展開	　　　3.2.3  級數(shù)求和的計算	　　3.3  數(shù)值微分問題	　　　3.3.1  數(shù)值微分算法	　　　3.3.2  中心差分方法	　　　3.3.3  二元函數(shù)的梯度計算	　　3.4  數(shù)值積分問題	　　　3.4.1  由給定數(shù)據(jù)進(jìn)行梯形求積	　　　3.4.2  單變量數(shù)值積分求解	　　　3.4.3  雙重積分問題的數(shù)值解	　　　3.4.4  三重定積分的數(shù)值求解	　　3.5  曲線積分與曲面積分的計算	　　　3.5.1  曲線積分及Matlab語言求解	　　　3.5.2  曲面積分與Matlab語言求解	　第4章  線性代數(shù)方程組的數(shù)值實(shí)驗(yàn)	　　4.1  特殊矩陣的輸入	　　　4.1.1  數(shù)值矩陣的輸入	　　　4.1.2  符號矩陣的輸入	　　4.2  矩陣基本分析	　　　4.2.1  矩陣的特征值與特征向量	　　　4.2.2  矩陣的LU分解	　　　4.2.3  矩陣的QR分解	　　　4.2.4  矩陣的奇異值分解	　　4.3  線性代數(shù)方程的求解	　　　4.3.1  線性代數(shù)方程組	　　　4.3.2  Lyapunov 方程	　　　4.3.3  Sylvester 方程	　　　4.3.4  Riccati 方程	　　4.4  稀疏矩陣的線性方程	　　　4.4.1  稀疏矩陣	　　　4.4.2  稀疏矩陣的運(yùn)算	　　　4.4.3  稀疏矩陣的分解	　　　4.4.4  稀疏矩陣的特征值分解	　　　4.4.5  稀疏矩陣方程的求解	　第5章  非線性方程解法	　　5.1  非線性方程的數(shù)值解法	　　　5.1.1  二分法	　　　5.1.2  迭代法	　　　5.1.3  牛頓迭代法	　　5.2  非線性方程（組）的符號解法	　　　5.2.1  solve()函數(shù)	　　　5.2.2  fzero()函數(shù)	　　　5.2.3  fsolve()函數(shù)	　　5.3  非線性方程組的數(shù)值解法	　　　5.3.1  迭代法	　　　5.3.2  塞德爾迭代法	　　　5.3.3  牛頓迭代法	　第6章  數(shù)據(jù)建模問題的數(shù)值實(shí)驗(yàn)	　　6.1  插值與數(shù)據(jù)擬合	　　　6.1.1  一維數(shù)據(jù)的插值問題	　　　6.1.2  二維網(wǎng)格數(shù)據(jù)的插值問題	　　6.2  樣條插值與數(shù)值微積分	　　　6.2.1  樣條插值的Matlab 表示	　　　6.2.2  基于樣條插值的數(shù)值微積分運(yùn)算	　　6.3  由已知數(shù)據(jù)擬合數(shù)學(xué)模型	　　　6.3.1  多項式擬合	　　　6.3.2  函數(shù)線性組合的曲線擬合方法	　　　6.3.3  最小二乘曲線擬合	　第7章  微分方程問題的數(shù)值實(shí)驗(yàn)	　　7.1  常系數(shù)線性微分方程的符號解	　　　7.1.1  線性常系數(shù)微分方程	　　　7.1.2  特殊非線性微分方程	　　7.2  微分方程問題的數(shù)值解法	　　　7.2.1  微分方程問題算法概述	　　　7.2.2  Runge-Kutta 算法及Matlab 實(shí)現(xiàn)	　　　7.2.3  一階微分方程組的數(shù)值解	　　　7.2.4  單個高階微分方程的轉(zhuǎn)換	　　7.3  特殊微分方程的數(shù)值解	　　　7.3.1  剛性微分方程組的求解	　　　7.3.2  隱式微分方程求解	　　　7.3.3  微分代數(shù)方程的求解	　　　7.3.4  時滯微分方程求解	　　7.4  微分方程初值問題的精細(xì)積分方法	　　　7.4.1  齊次方程和指數(shù)矩陣的精細(xì)積分算法	　　　7.4.2  非齊次方程的精細(xì)積分算法	　　　7.4.3  一般結(jié)構(gòu)動力方程的精細(xì)積分方法	　　　7.4.4  增維精細(xì)積分方法	　　附錄  常微分方程數(shù)值求解器	　第8章  微分方程的邊值問題和偏微分方程工具箱	　　8.1  常微分方程邊值問題的計算機(jī)求解	　　　8.1.1  線性方程邊值問題的打靶算法	　　　8.1.2  線性微分方程邊值問題的有限差分算法	　　　8.1.3  常微分方程邊值問題的求解器	　　8.2  偏微分方程求解	　　　8.2.1  偏微分方程的有限元法	　　　8.2.2  偏微分工具箱(PDE ToolBox)簡介	　　　8.2.3  求解偏微分方程典型函數(shù)介紹及其應(yīng)用舉例	　　　8.2.4  PDE圖形界面簡介	　第9章  Matlab的最優(yōu)化問題的 計算機(jī)求解	　　9.1  無約束最優(yōu)化問題方程求解	　　　9.1.1  基本理論	　　　9.1.2  解析解法和圖解法	　　　9.1.3  基于Matlab 的數(shù)值解法	　　9.2  有約束最優(yōu)化問題計算機(jī)求解	　　　9.2.1  基本理論	　　　9.2.2  基于Matlab 的數(shù)值解法簡介	　　9.3  整數(shù)規(guī)劃問題計算機(jī)求解	　　　9.3.1  基本理論	　　　9.3.2  基于Matlab的數(shù)值解法簡介	　　第二篇  Simulink仿真篇　第10章  Simulink分析工具與模型調(diào)試	　　10.1  打開Simulink調(diào)試器	　　　10.1.1  窗口調(diào)試方式	　　　10.1.2  命令行調(diào)試	　　10.2  進(jìn)行模型仿真與調(diào)試	　　10.3  斷點(diǎn)設(shè)置	　　　10.3.1  無條件中斷	　　　10.3.2  條件中斷	　　10.4  顯示仿真信息	　　　10.4.1  顯示模塊輸入輸出信息	　　　10.4.2  顯示代數(shù)環(huán)信息	　　　10.4.3  顯示系統(tǒng)狀態(tài)	　　　10.4.4  顯示積分信息	　　10.5  顯示模型信息	　　　10.5.1  顯示模型中模塊的執(zhí)行順序	　　　10.5.2  顯示模型中的非虛擬系統(tǒng)	　　　10.5.3  顯示具有過零點(diǎn)的潛在模塊	　　　10.5.4  顯示代數(shù)環(huán)	　　　10.5.5  顯示調(diào)試器狀態(tài)	　第11章  Simulink進(jìn)行數(shù)值計算	　　11.1  微分方程求解器Solver	　　11.2  剛性方程求解實(shí)例	　　11.3  Simulink仿真中的代數(shù)環(huán)問題	　第12章  Simulink連續(xù)系統(tǒng)、離散系統(tǒng)和混合系統(tǒng)，以及狀態(tài)系統(tǒng)建模	　　12.1  連續(xù)系統(tǒng)建模	　　　12.1.1  線性系統(tǒng)	　　　12.1.2  非線性系統(tǒng)	　　12.2  離散系統(tǒng)建模	　　　12.2.1  模塊介紹	　　　12.2.2  離散系統(tǒng)實(shí)例	　　12.3  混合系統(tǒng)建模	　　12.4  狀態(tài)模塊仿真	　　　12.4.1  狀態(tài)空間	　　　12.4.2  連續(xù)系統(tǒng)的狀態(tài)空間表示	　　　12.4.3  離散系統(tǒng)的狀態(tài)空間表示	　　12.5  實(shí)例分析	　　　12.5.1  狀態(tài)系統(tǒng)實(shí)例	　　　12.5.2  振動系統(tǒng)實(shí)例	　第13章  S-函數(shù)的建立與應(yīng)用	　　13.1  何為S-Function	　　13.2  在模型中使用S-函數(shù)	　　　13.2.1  初識S-函數(shù)	　　　13.2.2  S-Function所起的作用	　　13.3  S-函數(shù)工作原理	　　　13.3.1  模型的數(shù)學(xué)描述	　　　13.3.2  仿真過程	　　　13.3.3  S-函數(shù)回調(diào)方法	　　13.4  M文件S-函數(shù)的編寫	　　13.5  M文件S-函數(shù)模板	　　13.6  M文件S-函數(shù)簡單實(shí)例	　　13.7  連續(xù)、離散和混合系統(tǒng)M文件S-函數(shù)	　　　13.7.1  連續(xù)系統(tǒng)	　　　13.7.2  離散系統(tǒng)	　第14章  Stateflow使用技巧與實(shí)例應(yīng)用	　　14.1  Stateflow基礎(chǔ)	　　　14.1.1  初識Stateflow	　　　14.1.2  狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖	　　　14.1.3  狀態(tài)與轉(zhuǎn)移	　　　14.1.4  事件	　　14.2  運(yùn)行Stateflow	　　　14.2.1  將Stateflow嵌入Simulink中的一個簡單范例	　　　14.2.2  利用Stateflow來表示模型的控制部分	　　　14.2.3  通過遷移來改變Stateflow狀態(tài)	　　　14.2.4  通過事件來激發(fā)Stateflow	　　　14.2.5  Stateflow使用數(shù)據(jù)變量	　　14.3  為目標(biāo)生成C代碼	　　14.4  利用狀態(tài)和遷移進(jìn)行控制	　　　14.4.1  創(chuàng)建一個on-off模型	　　　14.4.2  在Stateflow圖表中繪制遷移	　　　14.4.3  為Stateflow圖表添加一個觸發(fā)事件	　　　14.4.4  向Stateflow圖表傳遞一個觸發(fā)事件	　　14.5  進(jìn)行Stateflow圖表仿真	　　　14.5.1  定義模型仿真參數(shù)	　　　14.5.2  Stateflow圖表仿真的基本步驟	　　14.6  仿真過程中的調(diào)試	　　14.7  Stateflow常用命令	　　14.8  Stateflow仿真實(shí)例	　第15章  控制系統(tǒng)設(shè)計與仿真	　　15.1  何為Simulink控制系統(tǒng)設(shè)計	　　15.2  線性化模型	　　15.3  磁力球模型線性化實(shí)例	　　　15.3.1  磁力球模型示意圖	　　　15.3.2  磁力球模型方程	　　　15.3.3  創(chuàng)建或打開一個Simulink模型	　　　15.3.4  開始線性化工程	　　　15.3.5  配置一個線性化模型	　　　15.3.6  確定工作點(diǎn)	　　　15.3.7  線性化模型	　　　15.3.8  線性化模塊	　　　15.3.9  分析結(jié)果	　　　15.3.10  導(dǎo)出并保存工程	　　15.4  離散系統(tǒng)建模	　　　15.4.1  離散系統(tǒng)建模的基本概念	　　　15.4.2  不同采樣速率的彩色顯示	　　　15.4.3  混合系統(tǒng)建模	　　15.5  經(jīng)典控制系統(tǒng)的設(shè)計與仿真	　　　15.5.1  時域分析	　　　15.5.2  頻域分析	　　　15.5.3  根軌跡分析	　　　15.5.4  常用控制器的設(shè)計與仿真	　　15.6  現(xiàn)代控制系統(tǒng)的設(shè)計與仿真	　　　15.6.1  現(xiàn)代控制系統(tǒng)的特點(diǎn)和研究內(nèi)容	　　　15.6.2  模型參考自適應(yīng)控制系統(tǒng)	　　　15.6.3  實(shí)例分析	　　15.7  滑模變結(jié)構(gòu)控制系統(tǒng)設(shè)計與分析	　　　15.7.1  滑模變結(jié)構(gòu)控制理論	　　　15.7.2  連續(xù)時間滑?？刂?　　　15.7.3  離散時間滑?？刂?　　　15.7.4  滑模變結(jié)構(gòu)控制的應(yīng)用	　第16章  Simulink神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)工具箱	　　16.1　Neural Network Blockset模塊庫	　　　16.1.1  神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模塊介紹	　　　16.1.2  神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模塊的生成及模型設(shè)計	　　16.2　神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型預(yù)測控制實(shí)例分析	　　　16.2.1  模型預(yù)測理論	　　　16.2.2  問題的描述	　　　16.2.3  建立模型	　　　16.2.4  系統(tǒng)辨識	　　　16.2.5  系統(tǒng)仿真	　　16.3　NARMA_L2(反饋線性化)控制實(shí)例分析	　　　16.3.1  反饋線性化控制理論	　　　16.3.2  問題的描述	　　　16.3.3  建立模型	　　　16.3.4  系統(tǒng)辨識	　　　16.3.5  系統(tǒng)仿真	　　16.4　神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型參考控制實(shí)例分析	　　　16.4.1  模型參考控制理論	　　　16.4.2  問題描述	　　　16.4.3  建立模型	　　　16.4.4  系統(tǒng)辨識	　　　16.4.5  系統(tǒng)仿真	　第17章  SimMechanics機(jī)構(gòu)系統(tǒng)應(yīng)用	　　17.1  SimMechanics介紹	　　　17.1.1  初識SimMechanics	　　　17.1.2  SimMechanics能夠做什么	　　17.2  SimMechanics模塊介紹	　　17.3  建立一個簡單的機(jī)構(gòu)實(shí)例	　　　17.3.1  創(chuàng)建SimMechanics模型	　　　17.3.2  建立一個單擺模型	　　17.4  單擺運(yùn)動可視化	　　17.5  四連桿結(jié)構(gòu)仿真實(shí)例	　第18章  Real-Time Workshop	　　18.1  Real-Time Workshop簡介	　　18.2  生成普通的實(shí)時程序	　　　18.2.1  打開演示程序	　　　18.2.2  實(shí)例演示	參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　第1章　Matlab語言程序基礎(chǔ)　　本章旨在介紹關(guān)于Matlab的基本知識，使讀者可以更好地理解后續(xù)章節(jié)中的內(nèi)容。其實(shí)，對于Matlab的基本知識的介紹可以在市面上流行的各類Matlab書籍中看到，那么本書中對于此部分的介紹又有哪些自己的特點(diǎn)呢？首先，省去了Matlab中一些與高效率計算編程無關(guān)的贅述，使讀者在能力理解和運(yùn)用本書中心部分對于高效算法的介紹前提下，用最少的時間獲得必需的預(yù)備知識；其次是對于一些后續(xù)章節(jié)中經(jīng)常用到的基本概念和方法作了更為詳細(xì)的介紹，這樣讀者在閱讀完本章節(jié)以后可以更輕松地理解本章中對于算法介紹的內(nèi)容?！　”菊轮饕獌?nèi)容包括：　　Matlab的數(shù)據(jù)類型　　基本數(shù)學(xué)運(yùn)算　　基本符號運(yùn)算　　基本的流程結(jié)構(gòu)　　函數(shù)編寫與調(diào)試　　圖形的繪制

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　　《Matlab7.0/Simulink6.0應(yīng)用實(shí)例仿真與高效算法開發(fā)》配有豐富的工程實(shí)例，掌握《Matlab7.0/Simulink6.0應(yīng)用實(shí)例仿真與高效算法開發(fā)》之后可以非常容易地利用Matlab/Simulink進(jìn)行常規(guī)的科學(xué)計算和仿真。　　《Matlab7.0/Simulink6.0應(yīng)用實(shí)例仿真與高效算法開發(fā)》內(nèi)容豐富，涉及多個專業(yè)領(lǐng)域，是一本難得的系統(tǒng)的工程書籍，能夠幫助讀者更好地解決問題，可以作為在校大學(xué)生、研究生、教師、工程師和科研人員的參考手冊，亦可作為廣大工程技術(shù)人員的參考用書。

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