MATLAB建模、仿真及應(yīng)用

前言

MATLAB是1984年由美國(guó)的MathWorks公司推出的產(chǎn)品，它的名字由Matrix和Laboratory兩個(gè)詞的前三個(gè)字母組成，是一套高性能的數(shù)值分析和計(jì)算軟件，其功能不斷擴(kuò)充、版本不斷升級(jí)，發(fā)展至今，它已經(jīng)成為一個(gè)集數(shù)值分析、矩陣運(yùn)算、程序設(shè)計(jì)、系統(tǒng)建模、圖形顯示、系統(tǒng)仿真于一體的，使用方便、用戶界面友好的可視化軟件，被譽(yù)為第四代編程語言，是世界上最流行的計(jì)算語言之一。目前，它被廣泛應(yīng)用于信號(hào)與圖像處理、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)應(yīng)用、通信仿真等諸多領(lǐng)域。MATLAB在中國(guó)流行起來是在20世紀(jì)90年代，目前已經(jīng)成為廣大科研工作者進(jìn)行科學(xué)研究、工程計(jì)算的必備工具。其中的仿真集成環(huán)境SIMULINK工具箱，是進(jìn)行系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)的有力工具。在系統(tǒng)開發(fā)之間，通過仿真可以優(yōu)化系統(tǒng)參數(shù)，大大縮短了系統(tǒng)開發(fā)的時(shí)間，并提高了系統(tǒng)的性能。全書從實(shí)用角度出發(fā)，通過大量典型實(shí)例，對(duì)MATLAB／SIMULINK的功能、操作及其在電路分析以及控制系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)行了詳細(xì)論述，書中涉及的大部分內(nèi)容和例子已在本科生教學(xué)過程中進(jìn)行過驗(yàn)證。全書共分為12章，其中第1章是MATLAB R2008a的基本概述，介紹了MATLAB的基本特點(diǎn)及概況，如何安裝和啟動(dòng)MATLAB，并詳細(xì)介紹了MATLAB的開發(fā)環(huán)境；第2章介紹了MATLAB進(jìn)行數(shù)值計(jì)算功能；第3章介紹了如何應(yīng)用MATLAB進(jìn)行程序設(shè)計(jì)，本章是后續(xù)章節(jié)的基礎(chǔ)；第4、5章分別介紹了MATLAB的有關(guān)圖形處理功能以及其自帶的功能非常強(qiáng)大的仿真集成環(huán)境SIMULINK；第6～9章介紹了MATLAB在電路中的基本應(yīng)用、直流穩(wěn)態(tài)電路的仿真分析、動(dòng)態(tài)電路的時(shí)域仿真分析和正弦交流電路的仿真分析，每一章都列舉了大量實(shí)例，每個(gè)實(shí)例同時(shí)用M文件和SIMULINK進(jìn)行建模仿真，并對(duì)兩種方法結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證比較；第10～12章介紹了MATLAB在自動(dòng)控制中的應(yīng)用，主要包括如何使用MATLAB對(duì)線性系統(tǒng)進(jìn)行模型建立，如何在系統(tǒng)不同的數(shù)學(xué)模型之間進(jìn)行方便的轉(zhuǎn)換，還介紹了線性連續(xù)系統(tǒng)的仿真，主要包括時(shí)域分析、根軌跡分析、頻域分析等，最后介紹了離散系統(tǒng)的MATLAB仿真，每一部分都附有相應(yīng)的SIMULINK建模仿真。通過本書的學(xué)習(xí)，讀者可以充分領(lǐng)略MATLAB的強(qiáng)大功能。全書內(nèi)容深入淺出、圖文并茂，各章節(jié)之間既有聯(lián)系，又相對(duì)獨(dú)立，讀者可根據(jù)需要選擇閱讀。每章后面都附有作者精心挑選的思考題，可幫助讀者進(jìn)一步鞏固所學(xué)知識(shí)。本書第1～9章由劉同娟編寫，第10～12章由郭鍵編寫，書稿經(jīng)劉軍教授統(tǒng)稿，并提出了許多寶貴的修改意見。本書由夏宏主審。此外本書在編寫過程中還得到了北京物資學(xué)院信息學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)、同事的熱情支持，在此一并表示感謝。

內(nèi)容概要

本書深入淺出地闡述了MATLAB軟件設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí)、使用方法及其在電氣工程和控制系統(tǒng)中的應(yīng)用。全書共分為12章，主要內(nèi)容包括MATLAB概述、MATLAB數(shù)值運(yùn)算、程序設(shè)計(jì)、圖形處理功能、SIMULINK基礎(chǔ)、MATLAB在電路中的基本應(yīng)用、直流穩(wěn)態(tài)電路的仿真分析、動(dòng)態(tài)電路的時(shí)域仿真分析、正弦交流電路的仿真分析、線性系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型、線性系統(tǒng)的仿真分析、離散系統(tǒng)的仿真分析。本書結(jié)合作者在長(zhǎng)期教學(xué)和科研工作中的經(jīng)驗(yàn)與體會(huì)，講述了應(yīng)用MATLAB軟件建模、仿真以及調(diào)試中的一些技巧，從而使讀者能夠快速地分析問題與解決問題。     本書具有示例豐富、語言簡(jiǎn)潔、實(shí)用性強(qiáng)、簡(jiǎn)單易學(xué)等特點(diǎn)，可以作為高等學(xué)校計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制、信息工程、電子工程等相關(guān)專業(yè)的參考書，也可供從事電氣工程、控制工程及計(jì)算機(jī)仿真等領(lǐng)域的工程技術(shù)人員和科研人員參考。

書籍目錄

前言第1章　MATLAB概述　1.1　什么是MATLAB　1.2  MATLAB的特點(diǎn)　1.3  MATLAB的安裝　1.4  MATLAB的開發(fā)環(huán)境　1.5  思考題第2章　MATLAB數(shù)值運(yùn)算　2.1　基本運(yùn)算與函數(shù)　2.2　矩陣　2.3　線性方程組　2.4　思考題第3章　程序設(shè)計(jì)　3.1　M文件　3.2　控制流　3.3　變量和函數(shù)種類　3.4　程序舉例　3.5　思考題第4章　圖形處理功能　4.1  二維圖形　4.2　三維圖形　4.3　顏色與光照模式命令　4.4　圖形用戶界面操作　4.5  思考題第5章　SIMULINK基礎(chǔ)　5.1  SIMULINK概述　5.2  SIMULINK模型創(chuàng)建　5.3  SIMULINK仿真的運(yùn)行　5.4  SIMULINK子系統(tǒng)介紹　5.5　思考題第6章　MATLAB在電路中的基本應(yīng)用　6.1　基本電氣元件　6.2　電路的MATLAB／SIMULINK設(shè)計(jì)仿真　6.3  電路的MATLAB M文件建模仿真　6.4　思考題第7直　流穩(wěn)態(tài)電路的仿真分析　7.1  電路定理　7.2　電路分析方法　7.3　直流穩(wěn)態(tài)電路的MATLAB建模仿真　7.4　思考題第8章　動(dòng)態(tài)電路的時(shí)域仿真分析　8.1　概述　8.2　一階電路的時(shí)域分析方法　8.3　二階電路的時(shí)域分析方法　8.4　動(dòng)態(tài)電路的時(shí)域MATLAB建模仿真　8.5　思考題第9章　正弦交流電路的仿真分析  9.1　正弦交流電的基本概念  9.2　正弦量的相量表示法  9.3　正弦交流電路的分析方法  9.4　正弦交流電路的MATLAB仿真分析  9.5　思考題第10章　線性系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型　10.1　線性系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型描述　10.2　線性系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立　10.3　線性系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型之間的相互轉(zhuǎn)換　10.4　方框圖模型的化簡(jiǎn)　10.5　SIMULINK建?！?0.6　思考題第11章　線性系統(tǒng)的仿真分析 第12章　離散系統(tǒng)的仿真分析 參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：第1章 MATLAB概述1.1 什么是MATLABMATLAB由MATrix和LABoratory兩詞的前3個(gè)字母組合而成。20世紀(jì)70年代后期，時(shí)任美國(guó)新墨西哥大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)系主任的Cleve Moler教授出于減輕學(xué)生編程負(fù)擔(dān)的動(dòng)機(jī)，為學(xué)生設(shè)計(jì)了一組調(diào)用LINPACK和EISPACK庫程序的“通俗易用”的接口，此即用FORTRAN編寫的萌芽狀態(tài)的MATLAB。經(jīng)過幾年的校際流傳，在Little的推動(dòng)下，由Little、Moler、Steve Bangert合作，于1984年成立了MathWorks公司，并把MATLAB正式推向市場(chǎng)。從那時(shí)起，MATLAB的內(nèi)核采用c語言編寫，而且除原有的數(shù)值計(jì)算功能外，還新增了數(shù)據(jù)圖視功能。MATLAB在以商品形式出現(xiàn)后的短短幾年內(nèi)，就以其良好的開放性和運(yùn)行的可靠性，使原先控制領(lǐng)域里的封閉式軟件包紛紛被淘汰，而改在MATLAB平臺(tái)上重建。在20世紀(jì)90年代，MATLAB已經(jīng)成為國(guó)際控制界公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算軟件。20世紀(jì)90年代初期，在國(guó)際上30幾個(gè)數(shù)學(xué)類科技應(yīng)用軟件中，MATLAB在數(shù)值計(jì)算方面獨(dú)占鰲頭，而Mathematica和Maple則分居符號(hào)計(jì)算軟件的前兩名。MATLAB因提供計(jì)算、圖形、文字處理的統(tǒng)一環(huán)境而深受歡迎。MathWorks公司于1993年推出了基于Windows平臺(tái)的MATLAB 4.0。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(shí)，發(fā)生了以下幾個(gè)重要變化：（1）推出了SLMULINK，一個(gè)交互式操作的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)建模、仿真、分析集成環(huán)境。（2）推出了符號(hào)計(jì)算工具包，一個(gè)以Maple為“引擎”的Symbolic Math Toolbox 1.0。此舉結(jié)束了國(guó)際上數(shù)值計(jì)算、符號(hào)計(jì)算孰優(yōu)孰劣的長(zhǎng)期爭(zhēng)論，促使兩種計(jì)算互補(bǔ)發(fā)展的新時(shí)代到來。

編輯推薦

《MATLAB建模、仿真及應(yīng)用》內(nèi)容深入淺出、圖文并茂，各章節(jié)之間既有聯(lián)系，又相對(duì)獨(dú)立，讀者可根據(jù)需要選擇閱讀。每章后面都附有作者精心挑選的思考題，可幫助讀者進(jìn)一步鞏固所學(xué)知識(shí)。

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