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第1章 MATLAB简介1

1.1 MATLAB的发展史1

1.2 MATLAB的特点及应用领域2

1.3 MATLAB R2012a的工作环境4

1.3.1 操作界面简介4

1.3.2 Command Window5

1.3.3 Command History窗口8

1.3.4 输入变量9

1.3.5 Current Folder窗口和路径管理10

1.3.6 搜索路径11

1.3.7 Workspace和变量编辑器12

1.3.8 存取数据文件14

1.4 MATLAB R2012a的帮助系统15

1.4.1 纯文本帮助15

1.4.2 演示帮助16

1.4.3 帮助文件目录18

1.4.4 帮助文件索引19

1.5 小结19

第2章 Simulink简介20

2.1 Simulink的基本介绍20

2.1.1 功能20

2.1.2 特点21

2.2 Simulink的导引22

2.2.1 Simulink的安装22

2.2.2 Simulink的工作环境23

2.2.3 Simulink模型实例24

2.3 Simulink的工作原理25

2.3.1 动态系统的计算机仿真25

2.3.2 Simulink求解器27

2.4 Simulink的组成29

2.4.1 应用工具箱29

2.4.2 扩展的模块库30

2.5 Simulink环境的设置31

2.5.1 Simulink Preferences对话框31

2.5.2 Simulink环境设置31

2.6 小结32

第3章 Simulink基础33

3.1 Simulink基本操作33

3.1.1 Simulink的窗口和菜单33

3.1.2 打开系统模型34

3.1.3 输入Simulink命令34

3.1.4 保存系统模型37

3.1.5 打印模型框图及生成报告38

3.1.6 常用鼠标和键盘操作42

3.2 Simulink模块43

3.2.1 Simulink模块库简介43

3.2.2 连续模块库43

3.2.3 离散模块库44

3.2.4 查找表模块库45

3.2.5 数学运算模块库46

3.2.6 不连续模块库47

3.2.7 信号布线模块库47

3.2.8 信号输出模块库48

3.2.9 源模块库49

3.2.10 其他专业模块库50

3.3 Simulink系统模型的构建51

3.3.1 Simulink库浏览器的基本操作51

3.3.2 模块的选择与连接51

3.3.3 模块的参数设置53

3.4 管理模型的版本53

3.4.1 导引53

3.4.2 管理模型属性54

3.4.3 模型文件更改通知54

3.4.4 指定当前用户55

3.4.5 查看和编辑模型的信息与历史56

3.4.6 修改模型的历史56

3.5 小结57

第4章 Simulink模块操作58

4.1 模块操作58

4.1.1 Simulink模块类型58

4.1.2 自动连接模块59

4.1.3 手动连接模块60

4.2 改变模块外观61

4.2.1 改变模块方向61

4.2.2 改变模块名称62

4.2.3 指定方块图颜色63

4.3 设置模块参数63

4.3.1 设置模块特定参数64

4.3.2 来自工作区的模块参数64

4.4 标注方块图65

4.4.1 编辑标注65

4.4.2 在标注中使用TeX格式命令66

4.5 Block Properties对话框67

4.6 显示模块输出69

4.6.1 设置输出提示69

4.6.2 模块输出提示选项71

4.7 控制和显示模块的执行顺序71

4.7.1 指定模块优先级71

4.7.2 显示模块执行顺序72

4.8 查找表编辑器72

4.8.1 编辑查询表数值72

4.8.2 显示N-维表75

4.8.3 绘制LUT表曲线76

4.8.4 编辑自定义LUT模块77

4.9 小结78

第5章 Simulink信号操作79

5.1 重要概念79

5.1.1 信号79

5.1.2 信号的采样时间79

5.1.3 样本信号80

5.1.4 帧信号82

5.2 信号基础82

5.2.1 信号属性分类82

5.2.2 信号的线型86

5.2.3 确定输出信号的维数86

5.2.4 确定信号及参数维数的准则87

5.2.5 输入和参数的标量扩展87

5.2.6 设置信号属性88

5.3 Scope模块的高级使用技术91

5.3.1 Scope模块的使用91

5.3.2 悬浮Scope模块的使用95

5.4 显示信号96

5.4.1 显示信号属性96

5.4.2 信号标签97

5.4.3 信号标签的传递98

5.4.4 操作信号标签98

5.5 多维数组信号的连接99

5.6 信号组操作101

5.6.1 创建信号组101

5.6.2 编辑信号组103

5.6.3 编辑信号103

5.6.4 编辑波形105

5.6.5 设置输入信号的时间范围108

5.6.6 输出信号组数据及波形109

5.6.7 用信号组仿真109

5.6.8 仿真选项对话框109

5.7 复合信号111

5.7.1 混合信号111

5.7.2 总线信号112

5.7.3 总线对象114

5.8 小结116

第6章 创建Simulink模型117

6.1 创建模型的要素117

6.1.1 方块图117

6.1.2 系统函数118

6.1.3 状态118

6.1.4 模块参数120

6.1.5 模块采样时间121

6.1.6 用户模块121

6.1.7 系统和子系统121

6.1.8 信号122

6.1.9 模块方法和模型方法122

6.1.10 仿真算法123

6.2 Simulink开放式动态系统建模124

6.3 动态系统数学模型分类125

6.3.1 常微分方程125

6.3.2 差分方程126

6.3.3 组合系统128

6.4 建立动态Simulink模型129

6.4.1 简单系统的仿真分析129

6.4.2 离散系统的仿真分析133

6.4.3 线性系统仿真分析138

6.4.4 混合系统设计分析141

6.4.5 Simulink的调试技术141

6.4.6 避免无效循环143

6.4.7 建模提示143

6.5 小结144

第7章 Simulink仿真设置145

7.1 仿真基础145

7.1.1 设置仿真参数145

7.1.2 控制仿真执行146

7.1.3 交互运行仿真147

7.2 设置仿真算法148

7.2.1 设置仿真时间148

7.2.2 设置仿真算法148

7.2.3 设置仿真步长154

7.2.4 计算仿真步长157

7.2.5 设置误差容限158

7.3 工作区输入／输出设置159

7.3.1 从基本工作区中装载输入161

7.3.2 把输出结果保存到工作区164

7.3.3 装载和保存状态166

7.3.4 设置输出选项166

7.4 输出信号的显示167

7.4.1 Scope模块和XY Graph模块的使用168

7.4.2 悬浮Scope模块和Display模块的使用169

7.4.3 返回变量的使用171

7.4.4 To Workspace模块的使用172

7.5 小结173

第8章 系统过零检测及积分器使用174

8.1 过零检测174

8.1.1 过零检测的工作方式174

8.1.2 过零检测的实现方式176

8.1.3 使用过零检测177

8.1.4 关闭过零检测179

8.2 系统代数环的概念与解决方案181

8.2.1 代数环概念181

8.2.2 非代数的直接馈通环182

8.2.3 切断代数环183

8.2.4 消除代数环184

8.2.5 高亮显示代数环187

8.3 高级积分器187

8.3.1 积分器模块参数对话框188

8.3.2 创建自重置积分器191

8.4 仿真诊断选项设置193

8.4.1 仿真算法诊断设置193

8.4.2 采样时间诊断设置196

8.4.3 数据验证诊断设置197

8.5 小结201

第9章 Simulink子系统技术202

9.1 子系统介绍202

9.1.1 Simulink子系统定义202

9.1.2 创建子系统204

9.1.3 浏览层级子系统205

9.2 高级子系统技术207

9.2.1 使能子系统207

9.2.2 触发子系统214

9.2.3 触发使能子系统218

9.2.4 创建交替执行子系统219

9.3 控制流语句221

9.3.1 If-else控制流语句222

9.3.2 Switch控制流语句224

9.3.3 While控制流语句227

9.3.4 For控制流语句229

9.3.5 Stateflow图和控制流语句的比较231

9.4 小结233

第10章 子系统封装234

10.1 封装子系统概述234

10.2 封装编辑器239

10.2.1 Icon选项卡的设置239

10.2.2 Parameters选项卡的设置242

10.2.3 Initialization选项卡的设置246

10.2.4 Documentation选项卡的设置248

10.3 创建封装模块的动态对话框249

10.3.1 设置封装模块对话框参数249

10.3.2 预定义封装对话框参数249

10.4 自定义库操作253

10.4.1 建立和使用库253

10.4.2 库连接状态254

10.4.3 显示库关联及信息256

10.4.4 把用户库添加到Simulink库浏览器中257

10.5 小结257

第11章 系统仿真过程258

11.1 启动仿真过程258

11.1.1 仿真入门258

11.1.2 用菜单方式启动仿真259

11.1.3 仿真过程诊断259

11.2 仿真配置260

11.2.1 求解器的概念260

11.2.2 仿真的设置261

11.2.3 诊断设置265

11.3 优化仿真性能266

11.3.1 提高仿真速度266

11.3.2 提高仿真精度267

11.4 小结269

第12章 模型调试270

12.1 模型调试270

12.1.1 启动调试器270

12.1.2 调试器的图形用户接口271

12.1.3 调试器的命令行接口272

12.1.4 调试器命令273

12.2 调试器控制274

12.2.1 连续运行仿真274

12.2.2 继续仿真274

12.2.3 单步运行仿真275

12.3 设置断点277

12.3.1 设置无条件断点277

12.3.2 设置有条件断点279

12.4 显示仿真信息281

12.4.1 显示模块I/O281

12.4.2 显示代数环信息282

12.4.3 显示系统状态282

12.4.4 显示求解器信息283

12.5 显示模型信息284

12.5.1 显示模型中模块的执行顺序284

12.5.2 显示模块285

12.6 小结286

第13章 S-函数287

13.1 S-函数概述287

13.1.1 S-函数的定义287

13.1.2 S-函数的工作方式287

13.2 在模型中创建S-函数290

13.2.1 在模型中使用S-函数290

13.2.2 向S-函数中传递参数290

13.2.3 何时使用S-函数292

13.3 S-函数的概念292

13.3.1 直接馈通293

13.3.2 动态设置数组维数293

13.3.3 设置采样时间和偏移量294

13.4 编写M语言S-函数295

13.4.1 M文件S-函数模板295

13.4.2 定义S-Function模块特征297

13.5 M文件S-函数范例297

13.5.1 无状态M文件S-函数297

13.5.2 连续状态S-函数303

13.5.3 离散状态S-函数304

13.6 小结305

第14章 Stateflow建模与应用306

14.1 有限状态机简介306

14.1.1 Stateflow的定义306

14.1.2 状态图编辑器307

14.1.3 状态310

14.1.4 迁移313

14.1.5 数据与事件316

14.1.6 对象的命名规则318

14.2 Stateflow状态图319

14.2.1 状态319

14.2.2 迁移320

14.2.3 计时器状态图323

14.2.4 数据与事件324

14.2.5 动作326

14.2.6 自动创建对象327

14.3 Stateflow流程图330

14.3.1 流程图与节点330

14.3.2 建立流程图330

14.4 层次结构334

14.4.1 层次的概念334

14.4.2 迁移的层次334

14.4.3 历史节点336

14.4.4 子状态图337

14.4.5 层次状态图中的流程图337

14.5 并行机制339

14.5.1 设置状态关系339

14.5.2 并行状态活动顺序配置339

14.5.3 本地事件广播339

14.5.4 直接事件广播341

14.5.5 隐含事件和条件343

14.6 Stateflow其他对象344

14.6.1 真值表344

14.6.2 图形函数344

14.6.3 图形盒347

14.6.4 Simulink函数调用348

14.6.5 目标350

14.7 综合应用353

14.7.1 计时器353

14.7.2 交通灯356

14.8 小结366

第15章 控制仿真系统367

15.1 Simulink仿真的参数设置367

15.1.1 系统模型的实时操作与仿真参数设置367

15.1.2 Solver选项卡的参数设置368

15.1.3 Data Import/Export选项卡的参数设置369

15.2 控制系统的Simulink仿真369

15.2.1 利用Simulink系统仿真模型的仿真处理369

15.2.2 利用Simulink动态结构图的仿真处理374

15.3 控制系统的线性分析378

15.3.1 滑艇动态方程及其线性化379

15.3.2 Linear Analysis Tool381

15.3.3 LTI系统对象387

15.4 线性控制系统设计分析388

15.4.1 控制系统工具箱简介388

15.4.2 系统分析与设计简介389

15.4.3 单输入单输出系统设计工具390

15.5 非线性控制系统设计简介395

15.6 小结395

第16章 神经网络仿真系统397

16.1 神经网络工具箱简介397

16.1.1 神经元模型398

16.1.2 神经网络结构399

16.1.3 MATLAB神经网络工具箱的使用400

16.2 感知器406

16.2.1 感知器的网络结构406

16.2.2 感知器的图形解释407

16.3 BP神经网络408

16.3.1 BP神经网络介绍408

16.3.2 MATLAB中BP神经网络的重要函数和基本功能410

16.4 RBF神经网络411

16.4.1 RBF神经网络411

16.4.2 RBF神经网络传递函数412

16.4.3 RBF神经网络的创建与学习过程413

16.5 自组织竞争神经网络414

16.5.1 网络结构414

16.5.2 竞争学习规则416

16.5.3 竞争网络的训练过程417

16.6 基于Simulink的神经网络模块418

16.6.1 模块的设置418

16.6.2 模块的生成420

16.7 基于Simulink的神经网络控制系统421

16.7.1 神经网络模型预测控制器422

16.7.2 反馈线性化控制器425

16.7.3 模型参考控制器426

16.8 小结430

第17章 电力仿真系统431

17.1 同步发电机模型431

17.1.1 同步发电机等效电路431

17.1.2 简化同步电机模块432

17.1.3 同步电机模块437

17.2 电力变压器模型444

17.2.1 三相变压器等效电路444

17.2.2 双绕组三相变压器模块444

17.2.3 互感线圈451

17.2.4 其他452

17.3 输电线路模型453

17.3.1 输电线路等效电路453

17.3.2 RLC串联支路模块453

17.3.3 PI型等效电路模块454

17.3.4 分布参数线路模块456

17.4 负荷模型460

17.4.1 静态负荷模块460

17.4.2 三相动态负荷模块461

17.4.3 异步电动机模块462

17.5 小结468

附录A Simulink基本模块的功能简介469

参考文献472