MATLAB和LabVIEW仿真技術(shù)及應(yīng)用實(shí)例

前言

MATLAB、Simulink和LabVIEW是目前工程界流行的仿真工具軟件，具有強(qiáng)大的分析能力。本書將兩種仿真工具軟件合并起來，使讀者在短時間內(nèi)了解各個軟件的主要特點(diǎn)和實(shí)際應(yīng)用，感受不同軟件的不同特點(diǎn)和優(yōu)勢。MATLAB將矩陣運(yùn)算、數(shù)值分析、圖形處理以及編程技術(shù)等功能有機(jī)地結(jié)合在一起，為用戶提供了一個強(qiáng)有力的工程問題分析、計(jì)算及程序設(shè)計(jì)工具。Simulink是MATLAB的一個分支產(chǎn)品，主要用來實(shí)現(xiàn)對動態(tài)系統(tǒng)的模型化和仿真。它充分體現(xiàn)了模塊化設(shè)計(jì)和系統(tǒng)級仿真思想，使建模仿真如同搭積木一樣簡單，目前廣泛應(yīng)用于控制系統(tǒng)、電子系統(tǒng)、生物醫(yī)學(xué)、航空航天以及金融等領(lǐng)域。LabVIEW是近年來在國內(nèi)迅速興起的一種圖形化編程的測試儀器仿真軟件，正成為國內(nèi)外測試技術(shù)的通用編程語言。它打破了傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)編程方式，使用數(shù)據(jù)驅(qū)動方式，用圖形代碼和連線來代替文本的形式編寫程序，具有良好的可視化界面。本書的特色是以工程為背景，對如何使用最新的MATLAB 7.4、Simulink 6.5和LabVIEW 7.1進(jìn)行建模與仿真作了詳細(xì)的介紹。作者通過大量的實(shí)例，循序漸進(jìn)地進(jìn)行講解，圖文并茂，由淺入深，使本書具有很強(qiáng)的可操作性和實(shí)用性。通過本書的學(xué)習(xí)，讀者可快速了解并掌握MATLAB、Simulink和LabVIEW三種仿真軟件的應(yīng)用，并通過書中大量的應(yīng)用實(shí)例學(xué)到系統(tǒng)建模仿真的基本方法和技巧，從而解決學(xué)習(xí)、科研和實(shí)際工程中的問題。本書既可作為大學(xué)生、研究生的教材，也可作為從事仿真技術(shù)研究和開發(fā)的工程技術(shù)人員的參考書。全書分為4篇，第1篇是MATLAB仿真分析基礎(chǔ)篇，包括第1章～第4章，主要介紹MATLAB語言的基礎(chǔ)； 第2篇是Simulink建模篇，包括第5章～第7章，主要講解Simulink仿真模塊、建模及仿真； 第3篇是應(yīng)用篇，包括第8章～第10章； 第4篇是LabVIEW應(yīng)用篇，包括第11章～第13章。為了配合教學(xué)需要，每章都有習(xí)題。本書由長春大學(xué)電子信息工程學(xué)院聶春燕、張猛和張萬里老師編寫。其中，第1章～第4章由張猛編寫，第5章～第7章，第11章～13章由聶春燕編寫，第8章～第10章由張萬里編寫。全書由聶春燕擔(dān)任主編并負(fù)責(zé)修改、審定。作者在寫作過程中參考了大量的文獻(xiàn)，在此對其作者表示深深的感謝。感謝英國國家儀器公司中國公司提供的LabVIEW軟件的版權(quán)。由于時間倉促，限于作者水平有限，書中難免有疏漏和不當(dāng)之處，敬請讀者提出批評和建議，不勝感激！

內(nèi)容概要

MATLAB和LabVIEW可以完成復(fù)雜的計(jì)算、分析和圖形處理功能。本書將MATLAB和LabVIEW兩種圖形化編程仿真軟件合二為一整合起來，介紹了兩種軟件的仿真技術(shù)。在MATLAB部分介紹其主要功能和使用方法，以及Simulink 的系統(tǒng)仿真模型的建立，同時給出了在模擬電路和數(shù)字電路、信號與系統(tǒng)、數(shù)字信號處理以及通信等領(lǐng)域中的仿真應(yīng)用實(shí)例。在LabVIEW 軟件部分主要介紹LabVIEW圖形化編程功能和虛擬儀器(VI)建模，及其在實(shí)際應(yīng)用中的仿真實(shí)例。    本書通俗易懂，內(nèi)容由淺入深，示例引導(dǎo)，尤其是結(jié)合大量實(shí)例進(jìn)行仿真和分析，幫助讀者理解和掌握兩種仿真軟件的使用方法和編程技巧。本書側(cè)重于實(shí)例的講解和分析，方便讀者自學(xué)。本書可作為高等院校電子信息工程、通信工程、測控等電類專業(yè)的本科生教材，也可作為研究生、電子工程師學(xué)習(xí)系統(tǒng)仿真與分析的參考用書。

書籍目錄

第1篇  MATLAB基礎(chǔ)知識　第1章  計(jì)算機(jī)仿真基礎(chǔ)知識  　1.1  MATLAB語言特色    　1.1.1  MATLAB語言發(fā)展史　    1.1.2  MATLAB安裝　  1.2  MATLAB初步應(yīng)用  　  1.2.1  啟動和關(guān)閉MATLAB  　  1.2.2  MATLAB工具條與菜單　    1.2.3  MATLAB的指令窗  　  1.2.4  MATLAB的工作空間    　1.2.5  MATLAB的路徑瀏覽器　    1.2.6  MATLAB的指令歷史瀏覽器  　  1.2.7  MATLAB的演示和幫助　  習(xí)題1　第2章  MATLAB基本操作命令  　2.1  變量及其賦值    　2.1.1  標(biāo)識符號　    2.1.2  矩陣及其元素賦值  　  2.1.3  復(fù)數(shù)    　2.1.4  基本賦值矩陣　  2.2  矩陣和數(shù)組的基本運(yùn)算  　  2.2.1  矩陣和數(shù)組的四則運(yùn)算    　2.2.2  矩陣和數(shù)組的乘方和冪次函數(shù)　    2.2.3  矩陣變換與提取  　  2.2.4  矩陣和數(shù)組函數(shù)　  2.3  矩陣與數(shù)組的關(guān)系運(yùn)算和邏輯運(yùn)算  　  2.3.1  關(guān)系運(yùn)算    　2.3.2  邏輯運(yùn)算　  習(xí)題2　第3章  MATLAB基本繪圖功能  　3.1  二維圖形    　3.1.1  基本的二維繪圖函數(shù)　    3.1.2  線型、點(diǎn)型、色彩  　  3.1.3  窗口控制    　3.1.4  坐標(biāo)軸控制命令  　  3.1.5  圖形標(biāo)注　  3.2  特殊二維圖形繪制    　3.2.1  條形圖和面域圖　    3.2.2  直方圖和填充圖  　  3.2.3  餅圖和排列圖    　3.2.4  離散圖和散點(diǎn)圖的繪制　    3.2.5  矢量圖形和輪廓圖形的繪制  　3.3  三維圖形    　3.3.1  plot3函數(shù)　    3.3.2  三維網(wǎng)格圖和曲面圖  　  3.3.3  切片圖　  習(xí)題3　第4章  M文件程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)  　4.1  M文件    　4.1.1  M文件的建立與編輯　    4.1.2  命令文件  　  4.1.3  函數(shù)文件　  4.2  程序流程控制  　  4.2.1  循環(huán)控制語句    　4.2.2  條件控制語句　    4.2.3  分支語句  　  4.2.4  其他流程控制語句　  習(xí)題4第2篇  Simulink動態(tài)系統(tǒng)仿真技術(shù)　第5章  Simulink仿真基礎(chǔ)知識  　5.1  Simulink的功能與應(yīng)用    　5.1.1  Simulink的功能　    5.1.2  系統(tǒng)仿真的應(yīng)用  　5.2  Simulink工作環(huán)境    　5.2.1  Simulink的啟動　    5.2.2  Simulink的退出　    5.2.3  Simulink的特點(diǎn)　  5.3  Simulink系統(tǒng)仿真演示與幫助　    5.3.1  Simulink系統(tǒng)仿真演示　    5.3.2  Simulink系統(tǒng)幫助命令　  5.4  Simulink瀏覽器界面窗口及模塊　  5.5  Simulink模塊的基本操作　  5.6  Simulink模塊連線操作　  習(xí)題5　第6章  Simulink系統(tǒng)建模及仿真應(yīng)用　  6.1  創(chuàng)建模型步驟　  6.2  系統(tǒng)仿真參數(shù)設(shè)置  　6.3  啟動Simulink仿真系統(tǒng)及結(jié)果輸出　    6.3.1  將信號輸出到顯示模塊  　  6.3.2  將仿真結(jié)果存儲到工作空間，再用繪圖命令在命令窗口繪制圖形　   習(xí)題6　第7章  Simulink子系統(tǒng)的創(chuàng)建及應(yīng)用　  7.1  創(chuàng)建子系統(tǒng)　    7.1.1  通過已有的模塊建立子系統(tǒng)　    7.1.2  通過Subsystem模塊建立子系統(tǒng)　  7.2  子系統(tǒng)的封裝　  7.3  子系統(tǒng)創(chuàng)建及封裝應(yīng)用實(shí)例　  習(xí)題7第3篇  MATLAB應(yīng)用實(shí)例仿真及分析　第8章  MATLAB/Simulink在電路中的仿真及分析　  8.1  電路分析的應(yīng)用　    8.1.1  電阻電路　    8.1.2  動態(tài)電路　    8.1.3  正弦穩(wěn)態(tài)電路  　  8.1.4  頻率響應(yīng)電路　  8.2  數(shù)字電路的應(yīng)用  　  8.2.1  編碼器的設(shè)計(jì)    　8.2.2  譯碼器的設(shè)計(jì)　    8.2.3  數(shù)據(jù)選擇器的設(shè)計(jì)  　  8.2.4  加法器的設(shè)計(jì)　　習(xí)題8　第9章  MATLAB/Simulink在信號與系統(tǒng)中的仿真及分析  　9.1  連續(xù)信號及傅里葉變換　  9.2  線性時不變系統(tǒng)的模型轉(zhuǎn)換  　習(xí)題9　第10章  MATLAB/Simulink在數(shù)字信號處理和通信中的仿真  　10.1  時域離散信號的產(chǎn)生及時域處理　  10.2  Z變換和傅里葉變換  　10.3  FIR數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)　  10.4  IIR數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)　  10.5  量化與調(diào)制  　習(xí)題10第4篇  LabVIEW基礎(chǔ)知識及應(yīng)用實(shí)例　第11章  LabVIEW基礎(chǔ)知識  　11.1  LabVIEW簡介　  11.2  基本窗口功能  　11.3  工具欄    　11.3.1  前面板窗口工具欄　    11.3.2  框圖程序窗口工具欄　  11.4  LabVIEW的浮動模板功能  　  11.4.1  工具模板  　  11.4.2  控制模板    　11.4.3  功能模板  　  11.4.4  Express VI簡介　    11.4.5  Simulate Signal.vi應(yīng)用舉例　  習(xí)題11　第12章  LabVIEW文本數(shù)據(jù)表達(dá)及圖形顯示  　12.1  文本數(shù)據(jù)的表達(dá)　  12.2  指示元件數(shù)據(jù)的表達(dá)  　12.3  二維波形顯示    　12.3.1  Waveform Chart  　  12.3.2  Waveform Graph　    12.3.3  XY Graph和Express XY Graph    　12.3.4  Digital Waveform Graph　  12.4  三維圖形顯示  　  12.4.1  強(qiáng)度圖函數(shù)Intensity Chart    　12.4.2  強(qiáng)度圖函數(shù)Intensity Graph　    12.4.3  三維表面函數(shù)3D Surface Graph  　  12.4.4  三維參數(shù)函數(shù)3D Parametric Graph    　12.4.5  三維曲線函數(shù)3D Curve Graph　  12.5  其他圖形的顯示  　習(xí)題12　第13章  VI的創(chuàng)建與實(shí)例  　13.1  VI程序設(shè)計(jì)的一般過程　    13.1.1  前面板的設(shè)計(jì)  　  13.1.2  框圖程序的設(shè)計(jì)　  13.2  基于LabVIEW創(chuàng)建VI的設(shè)計(jì)步驟  　13.3  VI程序的調(diào)試方法　  13.4  應(yīng)用實(shí)例  　13.5  For循環(huán)和While循環(huán)的應(yīng)用實(shí)例  　  13.5.1  For循環(huán)　    13.5.2  While循環(huán)　  習(xí)題13參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：第1章 計(jì)算機(jī)仿真基礎(chǔ)知識MATLAB廣泛地應(yīng)用于工程設(shè)計(jì)的各個領(lǐng)域，如電子、通信等領(lǐng)域，它已經(jīng)成為國際上最流行的計(jì)算機(jī)仿真軟件設(shè)計(jì)工具?，F(xiàn)在的MATLAB不僅僅是一個矩陣實(shí)驗(yàn)室，而是一種實(shí)用的、功能強(qiáng)大的、不斷更新的高級計(jì)算機(jī)編程語言。1.1 MATLAB語言特色1.1.1 MATLAB語言發(fā)展史在20世紀(jì)70年代中后期，身為美國New Mexico大學(xué)計(jì)算機(jī)系主任的Cleve Moler博士在給學(xué)生講授線性代數(shù)時，發(fā)現(xiàn)學(xué)生們應(yīng)用EISPACK和LINPACK庫程序編寫FORTRAN接El特別困難，于是他自己親自動手，在業(yè)余時間開發(fā)出方便學(xué)生使用的接口程序，并且用MATrix和LABoratory兩個單詞的前三個字母組合成一個名字叫MATLAB。在以后幾年中，MATLAB作為教學(xué)輔助軟件在多所大學(xué)里使用，并作為免費(fèi)軟件廣為流傳。現(xiàn)在的MATLAB程序是Math Works公司用C語言開發(fā)的。20世紀(jì)90年代初期，在國際上的眾多數(shù)學(xué)類科技應(yīng)用軟件中，MATLAB在數(shù)學(xué)計(jì)算方面獨(dú)占鰲頭，Mathematica和Maple則分居符號計(jì)算軟件的前兩名。Mathcad因其提供計(jì)算、圖形、文字處理的統(tǒng)一環(huán)境而深受中學(xué)生歡迎。Math Works公司于1993年推出MATLAB 4.0版本；1995年，MathWorks公司推出MATLAB 4.2C版（For Win 3.x）。MATLAB 4.X版在繼承和發(fā)展其原有的數(shù)值計(jì)算和圖形可視能力的同時，增加了以下功能：①推出SimuIink；②開發(fā)出基于Word處理平臺的Notebook，運(yùn)用DDE和OLE實(shí)現(xiàn)了MATLAB與word的無縫連接，從而為專業(yè)科技工作者創(chuàng)造了融科學(xué)計(jì)算、圖形可視、文字處理于一體的高水準(zhǔn)環(huán)境，并推出了符號計(jì)算工具包；③開發(fā)了與外部進(jìn)行直接數(shù)據(jù)交換的組件，打通了MATLAB進(jìn)行實(shí)時數(shù)據(jù)分析、處理和硬件開發(fā)的道路。1997年，Math Works公司推出了MATLAB5.0，2000年10月推出了MATLAB 6.0，直到現(xiàn)在的MATI，AB 2007。MATLAB被確認(rèn)是準(zhǔn)確、可靠的科學(xué)計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)軟件。在許多國際一流刊物上，都可以看到MATLAB的應(yīng)用。在設(shè)計(jì)、研究單位和工業(yè)部門，MATLAB被認(rèn)作是進(jìn)行高效研究、開發(fā)的首選軟件工具。

編輯推薦

《MATLAB和LabVIEW仿真技術(shù)及應(yīng)用實(shí)例》通俗易懂、由淺入深、示例引導(dǎo)，尤其是通過大量例題分析和應(yīng)用實(shí)例的講解，幫助讀者理解和掌握兩種仿真軟件的使用方法和編程技巧，為了方便、快速幫助讀者自學(xué)或選學(xué)。也為了讀者更好地理解概念、熟悉解題思路、了解應(yīng)用方法，全書更加側(cè)重于仿真實(shí)例詳細(xì)講解和分析，可作為高等學(xué)校電子信息工程專業(yè)、通信工程專業(yè)、測控專業(yè)等電類專業(yè)的本科生教材，也可作為研究生、電子工程師系統(tǒng)仿真與分析的參考用書。作為教材使用，參考學(xué)時為40～60學(xué)時。目前許多工科院校已經(jīng)將MATLAB和LabVlEW兩種仿真軟件列為學(xué)生必須了解的仿真軟件，由于受學(xué)時限制，需要將兩軟件合并為一門課程?！禡ATLAB和LabVIEW仿真技術(shù)及應(yīng)用實(shí)例》基于這種需要將兩種仿真軟件合二為一整合為一《MATLAB和LabVIEW仿真技術(shù)及應(yīng)用實(shí)例》，采用大量應(yīng)用實(shí)例介紹兩種軟件的仿真技術(shù)。MATLAB部分介紹其主要功能和使用方法以及Simulink的系統(tǒng)仿真模型建立，同時給出了在電路、信號與系統(tǒng)、數(shù)字信號處理以及通信工程等領(lǐng)域中的大量仿真應(yīng)用實(shí)例。在LabVlEW軟件部分主要介紹LabVIEW圖形化編程功能、虛擬儀器(VI)建模以及在實(shí)際應(yīng)用中的仿真實(shí)例。

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