《計算機仿真技術 MATLAB在電氣、自動化專業(yè)中的應用》主要介紹MATLAB與Simulink及其在電氣、自動化專業(yè)的仿真應用。全書分為三大部分:第一部分概述了計算機仿真的基本原理和概念,簡單介紹了計算機仿真技術的算法和軟件;第二部分介紹了MATLAB與Simulink的基本用法;第三部分內容包括自動控制原理、過程控制、電力電子技術、交直流調速、電力系統(tǒng)等課程中MATLAB的基本應用。
《計算機仿真技術 MATLAB在電氣、自動化專業(yè)中的應用》涉及面較廣,可以作為電氣工程及其自動化、自動化、工業(yè)自動化、過程自動化等相關專業(yè)高校師生及技術研究人員、工程師的教材和實際應用參考書。
一本詳細介紹MATLAB在電氣、自動化專業(yè)課程中基本操作及應用的書籍。
隨著科學技術的飛速發(fā)展,系統(tǒng)的研究已經向著規(guī);、復雜化和智能化的方向發(fā)展,而作為系統(tǒng)研究重要手段的計算機仿真技術也已經深入到科學研究的各個領域。在電氣、自動化專業(yè)學習和研究中,各種軟硬件的仿真手段層出不窮,本書結合目前的教學和工程實際,對計算機仿真技術進行基本的介紹,著重介紹常用的計算機仿真計算軟件——MATLAB及其Simulink,并對其在電氣、自動化專業(yè)課程的相關應用分別進行介紹?紤]到計算機仿真技術通常是在專業(yè)課程開始以前進行授課,故在本書中對于專業(yè)課程的仿真計算僅僅介紹其基本模塊和一些實例及其操作,而對于專業(yè)知識的介紹未有涉及。
本書主要包含以下三個部分的內容:
1) 計算機仿真技術的基本知識。介紹系統(tǒng)及模型的概念、計算機仿真算法的基礎知識及常見的計算機仿真的軟件。
2) MATLAB及其Simulink的組成及操作。介紹MATLAB及其Simulink的基本知識、常見的操作,以及一些特殊功能,如符號運算、S-函數(shù)等。
3) MATLAB在各個專業(yè)課程中的基本操作及應用。主要介紹自動控制理論、過程控制、電力電子技術、交直流調速、電力系統(tǒng)分析等專業(yè)課程的基于MATLAB的計算機仿真技術的基本應用。
本書結合作者多年計算機仿真及其他專業(yè)課程教學的講義,適合進行課堂的教學。全書由隋濤和劉秀芝編寫完成,其中隋濤編寫第1~5、9、10章的內容,劉秀芝編寫第6~8章的內容。本書的出版得到了山東科技大學名校工程建設的大力支持,孔維維、宮濤、盧武、劉燦、袁娜、郭紅靜、孔苓青、王竟灃等同學在本書的編輯工作中也提供了很大幫助,在此表示感謝。本書寫作過程中,參考了許多文獻,除參考文獻中所列的文獻以外,還有許多來自于網絡,無法一一注明出處,在此向原作者表示感謝!
由于作者水平有限,書中不妥之處在所難免,敬請各位讀者給予指正。
編者
出版說明
前言
第1章計算機仿真技術
11系統(tǒng)與系統(tǒng)模型
111系統(tǒng)的概念
112系統(tǒng)研究的方法
113模型的建立
12仿真及計算機仿真三要素
121仿真的定義
122計算機仿真的目的和作用
123計算機仿真系統(tǒng)的三要素
124仿真的分類
13連續(xù)系統(tǒng)仿真概論
131連續(xù)系統(tǒng)仿真模型
132連續(xù)系統(tǒng)的仿真數(shù)字算法初步
133幾種常用的積分法
134算法誤差和穩(wěn)定性問題
135算法的比較和選擇
14計算機仿真軟件
141計算機仿真軟件發(fā)展
142以數(shù)學模型為基礎的仿真軟件
143以硬件模型為基礎的仿真軟件
第2章MATLAB基礎知識
21MATLAB 簡介
211MATLAB概述
212MATLAB的構成
213MATLAB的特點及優(yōu)勢
214部分MATLAB常見窗口界面
22MATLAB的基本操作
221MATLAB語言結構
222MATLAB常用命令
23MATLAB變量及運算
231矩陣變量及元素
232矩陣的基本運算
24常用函數(shù)和初等矩陣計算
241常用函數(shù)
242初等矩陣計算
25基本繪圖方法
251二維平面圖形
252三維立體圖形
253其他圖形函數(shù)繪圖
254符號表達式繪圖
255動畫
26常見人機交流和輸入輸出函數(shù)
261注釋語句的輸入和顯示
262輸入函數(shù)
263數(shù)字與字符串的輸出
第3章M文件和MATLAB開發(fā)環(huán)境
31MATLAB的M文件
311文本文件
312函數(shù)文件
313變量作用域
32流程控制語句
321順序結構
322分支結構
323循環(huán)結構
324try語句
33MATLAB與其他軟件的關系
331操作系統(tǒng)的日期與時間
332文件的操作
333圖形文件的轉儲
334與文字或數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)之間的關系
34MATLAB的文件管理系統(tǒng)
341安裝后的MATLAB文件管理系統(tǒng)
342MATLAB自身的用戶文件格式
343文件管理和搜索路徑
344搜索順序
第4章其他常規(guī)函數(shù)庫
41數(shù)據(jù)分析函數(shù)庫
411數(shù)據(jù)統(tǒng)計處理
412用于場論的數(shù)據(jù)分析
42多項式函數(shù)庫
421特征多項式
422多項式運算
423多項式擬合
424多項式插值
425線性微分方程的解
43函數(shù)功能和數(shù)值積分函數(shù)庫(funfun)
431任意函數(shù)的數(shù)值積分
432任意函數(shù)的數(shù)值微分
44字符串函數(shù)庫(strfun)
441字符串賦值和格式轉換
442字符串語句的執(zhí)行
443字符串的輸出
45符號數(shù)學工具箱
451符號變量和表達式的建立
452符號表達式的運算和操作
453符號極限、微積分和級數(shù)求和
454符號積分變換
455圖形化的符號函數(shù)計算器
第5章Simulink基礎
51Simulink入門
511Simulink模塊構造和工作原理
512Simulink啟動及窗口
513Simulink的基本模塊簡介
514Simulink的基本建模過程
515示波器的設置
52Simulink基本操作
521模塊文件的操作
522模塊的操作
523子系統(tǒng)的生成與操作
524仿真運行操作
53仿真參數(shù)設置
531仿真算法
532仿真參數(shù)設置
533Data Import/Export選項卡參數(shù)設置
534Diagnostics選項卡參數(shù)設置
535其他選項卡
54S-函數(shù)
541S-函數(shù)概述
542S-函數(shù)工作原理
543S-函數(shù)的模板程序
第6章MATLAB在自動控制原理中的應用
61系統(tǒng)的數(shù)學模型
611連續(xù)系統(tǒng)的模型
612模型轉換
62控制系統(tǒng)工具箱和LTI對象
621LTI對象
622LTI模型對象生成及轉換
623LTI典型對象的生成
624LTI典型對象模型檢測
625LTI連續(xù)系統(tǒng)模型和離散系統(tǒng)模型之間的轉換
63控制系統(tǒng)模型的組合連接
64控制系統(tǒng)分析函數(shù)
641控制系統(tǒng)時域分析函數(shù)
642控制系統(tǒng)頻域分析函數(shù)
65控制系統(tǒng)分析及校正
651控制系統(tǒng)時域穩(wěn)定性分析
652控制系統(tǒng)校正
66現(xiàn)代控制論的應用
661線性系統(tǒng)的標準型及能觀能控的分解
662控制系統(tǒng)李雅普諾夫穩(wěn)定性分析
663現(xiàn)代控制系統(tǒng)的校正
第7章MATLAB在過程控制中的應用
71過程控制中常用的仿真模塊
711延遲特性的處理及模塊介紹
712PID控制器及模塊介紹
72MATLAB在過程控制中的具體應用
721串級控制系統(tǒng)的MATLAB計算及仿真
722大林算法MATLAB計算及仿真
723前饋控制MATLAB計算及仿真
第8章MATLAB在電力電子技術中的應用
81電力電子器件
811電力二極管
812晶閘管
813門極關斷晶閘管
814絕緣柵雙極性晶體管
82其他常用電力電子仿真模塊
821整流橋模型
822同步脈沖觸發(fā)器
823PWM發(fā)生器
824Powergui
825Multimeter
83MATLAB在電力電子技術中的具體應用
831交流電壓信號疊加模型
832晶閘管斬波電路模型
833直流升壓變換器模型
834晶閘管三相橋式整流器模型
第9章MATLAB在交直流調速中的應用
91交直流調速基本模塊
911直流電動機模塊
912交流電動機模塊
913交流電動機測量模塊
92MATLAB在交直流調速系統(tǒng)的具體應用
921開環(huán)直流電動機直接起動
922開環(huán)直流調速系統(tǒng)
923雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)
924交流電動機直接全壓起動系統(tǒng)
925交流電動機PWM開環(huán)調速系統(tǒng)
第10章MATLAB在電力系統(tǒng)中的應用
101電力系統(tǒng)基本模塊
1011交流電壓源
1012交流電流源
1013三相電源元件
1014串、并聯(lián)RLC支路元件
1015串、并聯(lián)RLC負載元件
1016集中參數(shù)輸電線路元件
1017分布參數(shù)輸電線路元件
1018斷路器元件
1019變壓器元件
10110Park變換模塊
102MATLAB在電力系統(tǒng)中的具體應用
1021單相供電線路π型網絡系統(tǒng)
1022線性變壓器供電系統(tǒng)
1023三相供電負載變化及線路短路分析系統(tǒng)
參考文獻