本書內容包括：ATLAB開發(fā)環(huán)境及編程；MATLAB在數(shù)學運算中的應用；MATLAB在電路原理中的應用；MATLAB在電機與拖動中的應用；MATLAB在電力電子技術中的應用；MATLAB在自動控制原理中的應用；MATLAB在電力拖動自動控制系統(tǒng)中的應用；MATLAB在信號與系統(tǒng)中的應用等。
MATLAB是目前國際上流行、應用廣泛的工程計算軟件之一。近年來，隨著MATLAB在各個領域專用工具包的不斷豐富，MATLAB的用戶數(shù)量大大增加，在電類專業(yè)各門課程中的應用非常普遍。
MATLAB在高等院校中的應用已經(jīng)全面普及，主要因為MATLAB能夠集算術運算、仿真、數(shù)據(jù)分析和圖形顯示等功能于一體，語言簡便，功能強大，非常適合非計算機專業(yè)的工程設計人員使用。為國內外高校師生和研究部門的科研人員進行科學運算和計算機仿真，提供了高效便捷的運算和分析工具，極大地縮短了開發(fā)研究的周期，尤其對于電類專業(yè)各門課程，MATLAB都是實用的應用軟件之一，是科學研究的重要工具。
本書內容分教程和實訓兩部分，兩部分的知識內容同步,并相輔相成，為學生學習和教師授課提供了便利。教程部分采用講解和實例并行的方式，第1章介紹了MATLAB開發(fā)環(huán)境及編程，后面各章分別介紹了MATLAB在電類專業(yè)各門課程的應用，包括數(shù)學運算、電路原理、電機與拖動、電力電子技術、自動控制原理、電力拖動自動控制系統(tǒng)和信號與系統(tǒng)課程，采用相應專業(yè)課程中的典型實例進行圖文并茂的詳盡說明。實訓部分與教程內容相互配合，先提出知識要點，從操作實用的角度出發(fā)，按部就班地指導，并在操作中提出修改練習，循序漸進地引導學生逐步掌握各章的知識應用。每章配有豐富的習題,并提供答案，方便學生進一步練習。本書在MATLAB教材市場中具有方便操作和實用性強的鮮明特色。
本書通過深入淺出的介紹，大量豐富的例題和詳盡的操作指導，內容全面，涵蓋了電類專業(yè)在大學中各門課程的MATLAB應用知識。不僅適合于本科、�？频慕虒W，也適合作為各門專業(yè)課程的工具書和課程設計、畢業(yè)設計的指導書，并可以作為研究生課程學習和廣大科研人員的參考書。通過閱讀本書的教程，結合實訓進行練習，電類相關專業(yè)的學生能夠在較短的時間內掌握運用MATLAB解決專業(yè)問題的方法，為進入專業(yè)課程的學習提供了軟件工具。
本書由南京師范大學曹弋主編，南京師范大學閔富紅和葉彪明參編，并由南京師范大學王恩榮教授主審，在此表示感謝。
由于作者水平有限，不當之處在所難免，懇請讀者批評指正。
編者
前言
第1篇教程1
第1章MATLAB開發(fā)環(huán)境及編程1
1.1MATLAB概述1
1.1.1MATLAB集成開發(fā)環(huán)境2
1.1.2MATLAB的各個窗口3
1.2MATLAB基本運算9
1.2.1MATLAB的數(shù)據(jù)類型9
1.2.2MATLAB的數(shù)據(jù)11
1.2.3MATLAB的數(shù)值運算17
1.2.4符號運算21
1.3MATLAB的繪圖22
1.3.1二維繪圖23
1.3.2特殊繪圖25
1.3.3三維繪圖28
1.4MATLAB程序設計30
1.4.1流程控制語句30
1.4.2分支結構31
1.4.3循環(huán)結構33
1.4.4錯誤結構35
1.5MATLAB的文件36
1.5.1MATLAB的文件類型36
1.5.2M腳本文件（Script）37
1.5.3M函數(shù)文件37
1.5.4設置搜索路徑40
1.6Simulink仿真工具41
1.6.1Simulink模型庫介紹41
1.6.2Simulink模型的建立42
1.6.3Simulink子系統(tǒng)45
習題46
第2章MATLAB在數(shù)學運算中的應用48
2.1MATLAB在高等數(shù)學中的應用48
2.1.1微分和積分48
2.1.2極限50
2.1.3級數(shù)51
2.1.4解方程和微分方程53
2.1.5函數(shù)57
2.2MATLAB在線性代數(shù)中的應用60
2.2.1行列式60
2.2.2正交性63
2.2.3向量空間65
2.3MATLAB在積分變換中的應用66
2.3.1Fourier變換66
2.3.2Laplace變換67
2.3.3Z變換68
2.4MATLAB在復變函數(shù)中的應用69
2.4.1復數(shù)69
2.4.2復變函數(shù)70
2.4.3留數(shù)71
2.5多項式運算72
2.5.1多項式的算術運算73
2.5.2多項式的擬合與插值75
習題79
第3章MATLAB在電路原理中的應用81
3.1線性電路分析81
3.1.1網(wǎng)孔法81
3.1.2節(jié)點法83
3.1.3戴維南定理85
3.2動態(tài)電路分析87
3.2.1通過解微分方程求響應87
3.2.2使用拉普拉斯逆變換求系統(tǒng)響應88
3.3正弦穩(wěn)態(tài)電路90
3.3.1繪制相量圖91
3.3.2計算電路動態(tài)響應91
3.4Simulink的電路仿真94
3.4.1電路仿真的主要模塊94
3.4.2網(wǎng)孔電流法電路95
3.4.3帶受控源電路96
3.4.4動態(tài)電路99
3.4.5正弦穩(wěn)態(tài)電路99
3.5二端口電路101
習題105
第4章MATLAB在電機與拖動中的應用108
4.1變壓器108
4.1.1變壓器負載運行108
4.1.2變壓器模型仿真110
4.2直流電動機的運行112
4.2.1直流電動機的機械特性112
4.2.2直流電動機的串電阻起動114
4.2.3直流電動機的反接制動117
4.2.4直流電動機改變電樞電壓調速119
4.3異步電動機的運行121
4.3.1異步電動機的機械特性121
4.3.2異步電動機轉子串電阻起動122
4.3.3異步電動機能耗制動125
4.3.4異步電動機變頻調速126
習題129
第5章MATLAB在電力電子技術中的應用130
5.1電力電子元器件130
5.1.1常用電力電子元件模型130
5.1.2常用電力電子元件特性測試132
5.2單相整流和逆變電路133
5.2.1單相半波整流電路133
5.2.2單相橋式全控整流和逆變電路135
5.3三相整流和逆變電路139
5.3.1三相半波整流電路139
5.3.2三相橋式全控整流及有源逆變電路142
5.4直流斬波電路145
5.4.1升壓斬波電路（BoostChopper）146
5.4.2升降壓斬波電路（Boost-BuckChopper）147
5.5交流-交流變換電路150
5.5.1調壓電路150
5.5.2調功電路153
5.6PWM整流逆變電路155
5.6.1調制法生成SPWM波形155
5.6.2電壓型單相全橋SPWM逆變158
5.6.3三相SPWM逆變電路160
習題162
第6章MATLAB在自動控制原理中的應用163
6.1控制系統(tǒng)的數(shù)學模型163
6.1.1創(chuàng)建系統(tǒng)的模型163
6.1.2系統(tǒng)的模型參數(shù)168
6.1.3系統(tǒng)模型的連接和簡化169
6.2時域分析的MATLAB實現(xiàn)173
6.2.1使用拉普拉斯變換和逆變換計算時域響應173
6.2.2線性系統(tǒng)的時域分析174
6.2.3線性系統(tǒng)的結構參數(shù)與時域性能指標176
6.3頻域分析的MATLAB實現(xiàn)179
6.3.1線性系統(tǒng)的頻域分析179
6.3.2頻域分析性能指標181
6.4根軌跡分析的MATLAB實現(xiàn)183
6.4.1線性系統(tǒng)的根軌跡分析183
6.4.2根軌跡設計工具185
6.5穩(wěn)定性分析和穩(wěn)態(tài)誤差186
6.5.1根據(jù)閉環(huán)特征方程判定系統(tǒng)穩(wěn)定性186
6.5.2用頻率特性法判定系統(tǒng)穩(wěn)定性186
6.5.3用根軌跡法判定系統(tǒng)穩(wěn)定性188
6.5.4穩(wěn)態(tài)誤差分析189
6.6線性定常系統(tǒng)分析與設計的圖形工具189
6.6.1線性定常系統(tǒng)仿真圖形工具LTIViewer189
6.6.2SISO設計工具sisotool190
6.7使用Simulink仿真自動控制系統(tǒng)193
習題195
第7章MATLAB在電力拖動自動控制系統(tǒng)中的應用197
7.1單閉環(huán)調速系統(tǒng)197
7.1.1單閉環(huán)有靜差調速系統(tǒng)197
7.1.2單閉環(huán)無靜差調速系統(tǒng)201
7.2雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)204
7.3PWM可逆直流調速系統(tǒng)209
7.3.1可逆PWM變換器209
7.3.2單閉環(huán)PWM可逆直流調速系統(tǒng)211
7.3.3雙閉環(huán)PWM可逆直流調速系統(tǒng)212
7.4交流調壓系統(tǒng)216
7.4.1交流調壓調速系統(tǒng)原理216
7.4.2交流調壓調速仿真模型217
7.5變頻調速系統(tǒng)220
7.6異步電動機的交流變頻調速系統(tǒng)222
7.6.1轉速恒壓頻比交流變頻調速系統(tǒng)的原理222
7.6.2轉速恒壓頻比交流變頻調速系統(tǒng)的仿真模型224
7.7繞線轉子異步電動機串級調速系統(tǒng)227
7.7.1串級調速系統(tǒng)的工作原理228
7.7.2繞線轉子異步電動機串級調速系統(tǒng)仿真229
習題231
第8章MATLAB在信號與系統(tǒng)中的應用233
8.1信號233
8.1.1各種信號的MATLAB實現(xiàn)233
8.1.2信號的基本運算236
8.2線性系統(tǒng)的時域分析238
8.2.1線性時不變系統(tǒng)的零輸入響應238
8.2.2線性時不變系統(tǒng)的全響應240
8.2.3線性時不變系統(tǒng)的沖激響應242
8.2.4用卷積計算線性時不變系統(tǒng)的時域響應243
8.3傅里葉分析245
8.3.1信號的合成245
8.3.2信號的傅里葉變換247
8.3.3周期信號的傅里葉級數(shù)248
8.4離散系統(tǒng)的響應251
習題254
第2篇實訓256
實訓1MATLAB開發(fā)環(huán)境及編程256
實驗1.1MATLAB集成開發(fā)環(huán)境256
實驗1.2MATLAB算術運算和繪圖259
實驗1.3符號運算和文件263
實驗1.4Simulink仿真模型264
實訓2MATLAB在數(shù)學運算中的應用268
實驗2.1微積分、極限和級數(shù)運算268
實驗2.2解方程和微分方程271
實驗2.3解線性代數(shù)問題273
實驗2.4復變函數(shù)和積分變換275
實驗2.5多項式的擬合與插值276
實訓3MATLAB在電路原理中的應用279
實驗3.1線性電路的分析279
實驗3.2動態(tài)電路283
實驗3.3二端口網(wǎng)絡電路286
實訓4MATLAB在電機與拖動中的應用289
實驗4.1電動機的參數(shù)計算289
實驗4.2直流電動機的起動和制動模型292
實驗4.3三相異步電動機正反轉控制297
實訓5MATLAB在電力電子技術中的應用299
實驗5.1IGBT的測試299
實驗5.2單相橋式半控整流電路302
實驗5.3三相半波電路305
實訓6MATLAB在自動控制原理中的應用309
實驗6.1創(chuàng)建控制系統(tǒng)的數(shù)學模型309
實驗6.2簡化系統(tǒng)的數(shù)學模型312
實驗6.3控制系統(tǒng)性能分析314
實驗6.4使用線性系統(tǒng)的圖形工具分析318
實訓7MATLAB在電力拖動自動控制系統(tǒng)中的應用322
實驗7.1單閉環(huán)電壓負反饋調速系統(tǒng)322
實驗7.2雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)326
實驗7.3轉速開環(huán)恒壓頻比的交流調速系統(tǒng)仿真330
實訓8MATLAB在信號與系統(tǒng)中的應用334
實驗8.1信號的運算334
實驗8.2線性系統(tǒng)的時域分析335
實驗8.3傅里葉分析339
實驗8.4離散系統(tǒng)的響應342
習題答案344
第1章MATLAB開發(fā)環(huán)境及編程344
第2章MATLAB在數(shù)學運算中的應用346
第3章MATLAB在電路原理中的應用347
第4章MATLAB在電機與拖動中的應用350
第5章MATLAB在電力電子技術中的應用353
第6章MATLAB在自動控制原理中的應用356
第7章MATLAB在電力拖動自動控制系統(tǒng)中的應用358
第8章MATLAB在信號與系統(tǒng)中的應用362
參考文獻366
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