MATLAB/Simulink電子信息工程建模與仿真

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的技術特點 4

1.1.4 MATLAB R2016a新增功能 5

1.1.5 MATLAB產品說明 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的實例演示 23

1.7 MATLAB計算基礎 26

1.7.1 數據類型 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 89

2.2 Simulink的導引 90

2.2.1 Simulink的安裝 90

2.2.2 Simulink的啟動 91

2.2.3 Simulink工作環(huán)境 92

2.2.4 第一個Simulink模型實例 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(xù)模塊庫 106

2.7.3 儀表板模塊庫 107

2.7.4 不連續(xù)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實現靜態(tài)系統 139

3.2.2 MATLAB實現動態(tài)系統 141

3.2.3 MATLAB實現狀態(tài)方程 146

3.3 Simulink建模仿真 149

3.3.1 Simulink實現簡單系統 149

3.3.2 Simulink實現離散系統 153

3.3.3 Simulink實現連續(xù)系統 158

3.3.4 Simulink實現混合系統 165

3.4 命令行方式實現動態(tài)仿真 169

3.4.1 sim命令實現動態(tài)仿真 169

3.4.2 模型線性化 176

3.4.3 求取平均點 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(zhí)行子系統 196

4.3 Simulink控制流語句 198

4.3.1 if-else語句 198

4.3.2 Switch語句 200

4.3.3 While語句 201

4.3.4 for語句 203

4.3.5 Simulink控制流的實現 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)建封裝模塊動態(tài)對話框 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M文件的S-function函數 225

4.5.8 S-function模板實現 230

第5章 MATLAB/Simulink動力系統仿真 241

5.1 動力學微分模型 241

5.1.1 動力學建模概述 241

5.1.2 動力學建?；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(jié) 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 串并聯法實現模型間轉換 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 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 線性濾波器的常用命令 353

6.4.3 濾波器的實現 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實現 362

6.5.3 調制/解調模塊 367

6.5.4 調制/解調模塊實現 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 模糊關系 389

7.1.3 模糊邏輯 390

7.1.4 模糊語言 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(guī)則編輯器 401

7.3.6 規(guī)則觀察器 402

7.3.7 曲面觀察器 403

7.4 模糊聚類分析 403

7.4.1 模糊C-均值聚類 403

7.4.2 減法聚類 408

7.4.3 其他聚類 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觀察器 427

7.5.4 Surface觀察器 427

7.5.5 自帶的模糊控制實例 428

第8章 MATLAB/Simulink神經網絡系統仿真 431

8.1 神經網絡的概述 431

8.1.1 神經元模型 432

8.1.2 神經網絡結構 434

8.1.3 神經網絡的學習規(guī)則 435

8.2 MATLAB神經網絡工具箱 436

8.3 感知器神經網絡 441

8.3.1 感知器網絡結構 442

8.3.2 感知器的應用 442

8.4 BP神經網絡 444

8.4.1 BP神經網絡模型 444

8.4.2 BP網絡學習算法 446

8.4.3 BP神經網絡應用 447

8.5 RBF神經網絡 451

8.5.1 RBF神經元模型 451

8.5.2 RBF網絡模型 452

8.5.3 RBF神經網絡傳遞函數 452

8.5.4 RBF神經網絡的創(chuàng)建與學習過程 453

8.5.5 徑向基網絡的應用 454

8.6 自組織競爭人工神經網絡 458

8.6.1 網絡結構 458

8.6.2 競爭學習規(guī)則 459

8.6.3 競爭網絡的訓練過程 461

8.6.4 自組織競爭網絡的應用 461

8.7 反饋型神經網絡 468

8.7.1 Elman網絡 469

8.7.2 Hopfield網絡 472

8.8 基于Simulink神經網絡 476

8.8.1 神經網絡模塊 476

8.8.2 創(chuàng)建模塊 478

8.9 基于Simulink神經網絡控制系統 480

8.9.1 神經網絡預測控制器 481

8.9.2 反饋線性化控制器 483

8.9.3 模型參考控制器 486

參考文獻 490 2100433B

本書以MATLAB R2016a為平臺，以工程建模仿真為背景，將專業(yè)技術與大量典型實例相結合，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。

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