本書(shū)以MATLAB R2016a為平臺,以工程建模仿真為背景,將專(zhuān)業(yè)技術(shù)與大量典型實(shí)例相結合,深入淺出地介紹了MATLAB/Simulink在電子信息工程中的建模與仿真應用。
本書(shū)以MATLAB R2016a為平臺,以工程建模仿真為背景,將專(zhuān)業(yè)技術(shù)與大量典型實(shí)例相結合,深入淺出地介紹了MATLAB/Simulink在電子信息工程中的建模與仿真應用。全書(shū)共分8章,主要介紹了MATLAB R2016a基礎知識、Simulink基礎知識、MATLAB Simulink系統仿真、Simulink子系統與封裝、MATLAB Simulink動(dòng)力系統仿真、MATLAB Simulink通信系統仿真、MATLAB Simulink模糊控制系統仿真、MATLAB Simulink神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )系統仿真等內容。讓讀者輕松快速掌握MATLAB/Simulink,并進(jìn)一步應用MATLAB/Simulink進(jìn)行工程的建模與仿真,領(lǐng)略到MATLAB/Simulink的簡(jiǎn)單、易學(xué)、功能強大。
張德豐,男, 1963年9月生,遼寧大連人。1993年畢業(yè)于哈爾濱工業(yè)大學(xué)航天學(xué)院,獲得工學(xué)碩士學(xué)位?,F佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院,電子信息工程學(xué)院計算機系,計算機應用技術(shù)教授。學(xué)院數字圖像處理與識別學(xué)術(shù)帶頭人。
第1章 MATLAB R2016a基礎知識 1
1.1 MATLAB的概述 1
1.1.1 MATLAB的發(fā)展史 1
1.1.2 MATLAB的主要功能 3
1.1.3 MATLAB的技術(shù)特點(diǎn) 4
1.1.4 MATLAB R2016a新增功能 5
1.1.5 MATLAB產(chǎn)品說(shuō)明 8
1.2 MATLAB的安裝與激活 9
1.3 MATLAB的工作環(huán)境 13
1.3.1 菜單/工具欄 15
1.3.2 命令窗口 15
1.3.3 歷史窗口 16
1.3.4 工作空間 16
1.3.5 當前文件夾 17
1.3.6 搜索路徑及設置 18
1.3.7 M文件編輯 20
1.4 MATLAB幫助系統 20
1.4.1 純文本幫助 21
1.4.2 Demos幫助 22
1.4.3 幫助導航瀏覽器 22
1.5 MATLAB的工具箱 23
1.6 MATLAB的實(shí)例演示 23
1.7 MATLAB計算基礎 26
1.7.1 數據類(lèi)型 27
1.7.2 數組 38
1.7.3 矩陣及其運算 50
1.7.4 高維數組 56
1.7.5 稀疏矩陣 59
1.8 控制語(yǔ)句 62
1.8.1 for循環(huán)結構 62
1.8.2 while循環(huán)結構 63
1.8.3 if-else-end結構 64
1.8.4 switch-case結構 65
1.8.5 try-catch模塊 68
1.9 M函數 70
1.10 可視化 72
1.10.1 二維繪圖 72
1.10.2 三維繪圖 81
第2章 Simulink基礎知識 88
2.1 Simulink的概述 88
2.1.1 Simulink的功能 88
2.1.2 Simulink的特點(diǎn) 89
2.2 Simulink的導引 90
2.2.1 Simulink的安裝 90
2.2.2 Simulink的啟動(dòng) 91
2.2.3 Simulink工作環(huán)境 92
2.2.4 第一個(gè)Simulink模型實(shí)例 92
2.3 Simulink的擴展功能 94
2.4 Simulink的工作原理 95
2.4.1 計算機動(dòng)態(tài)系統仿真 95
2.4.2 Simulink求解器 97
2.4.3 求解器參數設置 98
2.5 Simulink的組成 102
2.5.1 應用工具箱 103
2.5.2 擴展模塊庫 104
2.6 Simulink環(huán)境 104
2.7 Simulink模塊庫 105
2.7.1 常用模塊庫 106
2.7.2 連續模塊庫 106
2.7.3 儀表板模塊庫 107
2.7.4 不連續模塊庫 108
2.7.5 離散模塊庫 108
2.7.6 邏輯與位操作模塊庫 110
2.7.7 查表模塊庫 111
2.7.8 數學(xué)運算模塊庫 111
2.7.9 模型擴展模塊庫 113
2.7.10 模型驗證模塊庫 114
2.7.11 端口與子系統模塊庫 115
2.7.12 信號屬性模塊庫 116
2.7.13 信號路由模塊庫 117
2.7.14 信號接收器模塊庫 118
2.7.15 輸入源模塊庫 118
2.7.16 用戶(hù)自定義模塊庫 119
2.8 Simulink系統模型 120
2.8.1 Simulink菜單 120
2.8.2 打開(kāi)系統模型 121
2.8.3 輸入Simulink命令 121
2.8.4 保存系統模型 124
2.8.5 打印模型及生成報告 124
2.9 Simulink的基本操作 128
2.9.1 模塊的基本操作 128
2.9.2 信號線(xiàn)的基本操作 129
2.9.3 系統模型的基本操作 130
2.9.4 子系統建立 131
2.10 Simulink仿真實(shí)例 133
第3章 MATLAB/Simulink系統仿真 135
3.1 系統仿真與仿真概述 135
3.1.1 仿真方法與仿真工具的關(guān)系 135
3.1.2 仿真環(huán)境的要求 136
3.2 MATLAB建模仿真 138
3.2.1 MATLAB實(shí)現靜態(tài)系統 139
3.2.2 MATLAB實(shí)現動(dòng)態(tài)系統 141
3.2.3 MATLAB實(shí)現狀態(tài)方程 146
3.3 Simulink建模仿真 149
3.3.1 Simulink實(shí)現簡(jiǎn)單系統 149
3.3.2 Simulink實(shí)現離散系統 153
3.3.3 Simulink實(shí)現連續系統 158
3.3.4 Simulink實(shí)現混合系統 165
3.4 命令行方式實(shí)現動(dòng)態(tài)仿真 169
3.4.1 sim命令實(shí)現動(dòng)態(tài)仿真 169
3.4.2 模型線(xiàn)性化 176
3.4.3 求取平均點(diǎn) 179
第4章 Simulink子系統與封裝 181
4.1 子系統介紹 181
4.1.1 子系統定義 181
4.1.2 創(chuàng )建子系統 183
4.1.3 子系統的基本操作 184
4.1.4 瀏覽層級子系統 184
4.2 高級子系統 186
4.2.1 使能子系統 186
4.2.2 觸發(fā)子系統 191
4.2.3 觸發(fā)使能子系統 195
4.2.4 交替創(chuàng )建執行子系統 196
4.3 Simulink控制流語(yǔ)句 198
4.3.1 if-else語(yǔ)句 198
4.3.2 Switch語(yǔ)句 200
4.3.3 While語(yǔ)句 201
4.3.4 for語(yǔ)句 203
4.3.5 Simulink控制流的實(shí)現 204
4.4 封裝子系統 207
4.4.1 封裝子系統的概述 207
4.4.2 創(chuàng )建封裝模塊動(dòng)態(tài)對話(huà)框 213
4.5 S-function函數 217
4.5.1 S-function的概述 217
4.5.2 S-function的概念 218
4.5.3 S-function模塊 221
4.5.4 S-function的工作原理 223
4.5.5 S-function的仿真流程 224
4.5.6 S-function的回調程序 225
4.5.7 編寫(xiě)M文件的S-function函數 225
4.5.8 S-function模板實(shí)現 230
第5章 MATLAB/Simulink動(dòng)力系統仿真 241
5.1 動(dòng)力學(xué)微分模型 241
5.1.1 動(dòng)力學(xué)建模概述 241
5.1.2 動(dòng)力學(xué)建?;径ɡ?242
5.2 數值微積分法 246
5.2.1 數值積分法 246
5.2.2 數值微分法 248
5.2.3 龍格-庫塔法 252
5.2.4 四階龍格-庫塔法 254
5.2.5 隱式逐步積分法 257
5.2.6 微分方程的邊值問(wèn)題 260
5.3 傳遞函數模型 265
5.3.1 傳遞函數的概述 265
5.3.2 傳遞函數的基本環(huán)節 265
5.3.3 傳遞函數的形式 267
5.3.4 傳遞函數的仿真與建模 272
5.4 狀態(tài)空間模型 281
5.4.1 狀態(tài)空間模型的形式 282
5.4.2 狀態(tài)空間的相似變換 284
5.4.3 狀態(tài)空間與傳遞函數模型間的轉換 286
5.4.4 串并聯(lián)法實(shí)現模型間轉換 294
5.4.5 建立狀態(tài)空間仿真模型 299
5.5 系統的瞬態(tài)響應分析 303
5.5.1 一階系統的瞬態(tài)分析 304
5.5.2 二階系統的瞬態(tài)分析 306
5.5.3 MATLAB/Simulink仿真建模 311
5.6 系統頻域分析 313
5.6.1 單位脈沖與頻率響應函數 313
5.6.2 頻率響應建模與仿真 317
第6章 MATLAB/Simulink通信系統仿真 324
6.1 通信系統的介紹 324
6.1.1 通信系統的分類(lèi) 324
6.1.2 通信系統的組成 326
6.1.3 模擬通信系統的概述 328
6.1.4 數字通信系統的概述 328
6.2 通信仿真方法 330
6.2.1 狀態(tài)方程求解法 330
6.2.2 蒙特卡羅方法 333
6.2.3 混合方法 336
6.3 信源與信道模塊 339
6.3.1 信源模塊 339
6.3.2 信道模塊 345
6.3.3 信源與信道模塊應用 349
6.4 濾波器 351
6.4.1 濾波器最小階和3dB截止頻率 352
6.4.2 線(xiàn)性濾波器的常用命令 353
6.4.3 濾波器的實(shí)現 353
6.5 調制與解調 361
6.5.1 基帶模型與調制通帶 362
6.5.2 調制/解調MATLAB實(shí)現 362
6.5.3 調制/解調模塊 367
6.5.4 調制/解調模塊實(shí)現 374
6.6 數字調制/解調模型 376
6.6.1 數字調制/解調模型介紹 376
6.6.2 數字調制/解調模型實(shí)現 385
第7章 MATLAB/Simulink模糊控制系統仿真 388
7.1 模糊理論的概述 388
7.1.1 模糊集合 388
7.1.2 模糊關(guān)系 389
7.1.3 模糊邏輯 390
7.1.4 模糊語(yǔ)言 390
7.1.5 模糊推理 391
7.1.6 模糊控制系統的組成 392
7.2 模糊邏輯控制函數 395
7.2.1 高斯型隸屬函數 395
7.2.2 三角形隸屬函數 397
7.3 模糊邏輯控制箱圖形界面 398
7.3.1 基本FIS編輯器 398
7.3.2 隸屬函數編輯器 399
7.3.3 繪制FIS 400
7.3.4 設置模糊系統屬性 401
7.3.5 規則編輯器 401
7.3.6 規則觀(guān)察器 402
7.3.7 曲面觀(guān)察器 403
7.4 模糊聚類(lèi)分析 403
7.4.1 模糊C-均值聚類(lèi) 403
7.4.2 減法聚類(lèi) 408
7.4.3 其他聚類(lèi) 412
7.5 模糊控制系統仿真 417
7.5.1 模糊邏輯工具箱 417
7.5.2 PID控制器 424
7.5.3 Rule觀(guān)察器 427
7.5.4 Surface觀(guān)察器 427
7.5.5 自帶的模糊控制實(shí)例 428
第8章 MATLAB/Simulink神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )系統仿真 431
8.1 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )的概述 431
8.1.1 神經(jīng)元模型 432
8.1.2 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )結構 434
8.1.3 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )的學(xué)習規則 435
8.2 MATLAB神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )工具箱 436
8.3 感知器神經(jīng)網(wǎng)絡(luò ) 441
8.3.1 感知器網(wǎng)絡(luò )結構 442
8.3.2 感知器的應用 442
8.4 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò ) 444
8.4.1 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )模型 444
8.4.2 BP網(wǎng)絡(luò )學(xué)習算法 446
8.4.3 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )應用 447
8.5 RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò ) 451
8.5.1 RBF神經(jīng)元模型 451
8.5.2 RBF網(wǎng)絡(luò )模型 452
8.5.3 RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )傳遞函數 452
8.5.4 RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )的創(chuàng )建與學(xué)習過(guò)程 453
8.5.5 徑向基網(wǎng)絡(luò )的應用 454
8.6 自組織競爭人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò ) 458
8.6.1 網(wǎng)絡(luò )結構 458
8.6.2 競爭學(xué)習規則 459
8.6.3 競爭網(wǎng)絡(luò )的訓練過(guò)程 461
8.6.4 自組織競爭網(wǎng)絡(luò )的應用 461
8.7 反饋型神經(jīng)網(wǎng)絡(luò ) 468
8.7.1 Elman網(wǎng)絡(luò ) 469
8.7.2 Hopfield網(wǎng)絡(luò ) 472
8.8 基于Simulink神經(jīng)網(wǎng)絡(luò ) 476
8.8.1 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )模塊 476
8.8.2 創(chuàng )建模塊 478
8.9 基于Simulink神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )控制系統 480
8.9.1 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )預測控制器 481
8.9.2 反饋線(xiàn)性化控制器 483
8.9.3 模型參考控制器 486
參考文獻 490