MATLAB在電氣工程中的應(yīng)用

前言

第一篇 MATLAB軟件的快速入門

第一章 認(rèn)識(shí)MATLAB軟件

1-1 MATLAB軟件是什么"para" label-module="para">

1-2 MATLAB軟件的典型特點(diǎn)

1-3 MATLAB軟件的運(yùn)行環(huán)境

1-4 MATLAB軟件的常用窗口簡(jiǎn)介

1-5 MATLAB軟件的基本操作方法

練習(xí)題

第二章 MATIAB軟件的數(shù)值計(jì)算方法

2-1 數(shù)值、變量與表達(dá)式

2-2 變量的運(yùn)算

2-3 MATLAB中標(biāo)點(diǎn)符號(hào)說明

2-4 MATLAB中多項(xiàng)式處理方法

2-5 數(shù)據(jù)處理與分析方法

練習(xí)題

第三章 MATLAB軟件的程序設(shè)計(jì)

3-1 M文件介紹

3-2 定義M函數(shù)文件的方法

3-3 編寫M命令文件

3-4 MATLAB的流程控制語句

3-5 編程示例分析

3-6 仿真數(shù)據(jù)的導(dǎo)入與導(dǎo)出方法

3-7 MATLAB工具箱的查看方法

練習(xí)題

第四章 SimRlink的基礎(chǔ)應(yīng)用

4-1 Simtdink的特色

4-2 Simulink的重要操作方法

4-3 仿真模型的搭建方法與步驟

4-4 S-function的設(shè)計(jì)方法

4-5 設(shè)計(jì)S-function函數(shù)的典型示例分析

4-6 典型功能模塊應(yīng)用方法舉例

練習(xí)題

第二篇 MATLAB軟件在電氣工程中的典型應(yīng)用

第五章 MATLAB軟件在電路與磁路中的應(yīng)用

5-1 初識(shí)基本電氣元件

5-2 基本電路設(shè)計(jì)方法

5-3 常用電路設(shè)計(jì)法

5-4 MATLAB在模擬信號(hào)處理中的應(yīng)用技巧

5-5 MATLAB中電路的數(shù)學(xué)描述法

練習(xí)題

第六章 MATLAB軟件在測(cè)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

6-1 測(cè)控系統(tǒng)的幾種典型數(shù)學(xué)模型

6-2 測(cè)控系統(tǒng)的典型分析法

6-3 典型測(cè)控系統(tǒng)的仿真與建模分析

6-4 熟悉Powergui和Multrmeter功能模塊

6-5 試驗(yàn)數(shù)據(jù)導(dǎo)入Simulink中的方法2100433B

本書為普通高等教育“十一五”*規(guī)劃教材。

全書共分為八章，主要內(nèi)容包括MATLAB軟件的基本知識(shí)，MATLAB軟件的數(shù)值計(jì)算方法，MATLAB軟件的程序設(shè)計(jì)，Simulink的基礎(chǔ)應(yīng)用，MATLAB 軟件在電路與磁路中的應(yīng)用，MATLAB軟件在測(cè)控系統(tǒng)中的應(yīng)用，電力系統(tǒng)模塊庫分析與介紹以及MATLAB軟件在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用等方面的內(nèi)容。

本書系統(tǒng)闡述了MATLAB軟件（以MATLAB 6.5為例進(jìn)行講解）設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí)、使用方法和MATLAB軟件在電氣工程中的模型建立與仿真分析中的重要方法和設(shè)計(jì)技巧。通過對(duì)具有實(shí)際工程應(yīng)用背景的實(shí)例進(jìn)行分析、講解，使初學(xué)者能夠循序漸進(jìn)、逐步加深理解和學(xué)習(xí)MATLAB軟件，以提高他們分析問題、解決問題的能力。

本書主要用作高等學(xué)校電氣信息類等相關(guān)專業(yè)的教材，也可供從事電氣信息、計(jì)算機(jī)仿真方面的工程技術(shù)人員和科研人員參考。

全書共分為八章，主要內(nèi)容包括MATLAB軟件的基本知識(shí)，MATLAB軟件的數(shù)值計(jì)算方法，MATLAB軟件的程序設(shè)計(jì)，Simulink的基礎(chǔ)應(yīng)用，MATLAB軟件在電路與磁 路中的應(yīng)用，MATLAB軟件在測(cè)控系統(tǒng)中的應(yīng)用，電力系統(tǒng)模塊庫分析與介紹以及MATLAB軟件在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用等方面的內(nèi)容。《“十三五”普通高等教育本科規(guī)劃教材 普通高等教育“十一五”國家級(jí)規(guī)劃教材 MATLAB在電氣工程中的應(yīng)用(第二版)》系統(tǒng)闡述了MATLAB軟件（以MATLAB6.5為例進(jìn)行講解）設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí)、使用方法和MATLAB軟件在電氣工程中的模型建立與仿真分析中的重要方法和設(shè)計(jì)技巧。通過對(duì)具有實(shí)際工程應(yīng)用背景的實(shí)例進(jìn)行分析、講解，使初學(xué)者能夠循序漸進(jìn)、逐步加深理解和學(xué)習(xí)MATLAB軟件，以提高他們分析問題、解決問題的能力。

李維波，武漢理工大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院教授。主要教學(xué)經(jīng)歷(授課名稱、授課對(duì)象及人數(shù)、使用教材等)：從事的本科課程教學(xué)有：1）《電路》（教材：邱關(guān)源《電路》）；2）《自動(dòng)控制原理》（教材：胡壽松《自動(dòng)控制原理》）；3）《單片機(jī)原理》（教材：譚浩強(qiáng)《單片機(jī)原理》）；4）《MATLAB在電氣工程中的應(yīng)用》（教材：李維波《MATLAB在電氣工程中的應(yīng)用》）；5）《MATLAB在電氣工程中的應(yīng)用實(shí)例》。從事的碩士研究生課程教學(xué)有：1）《MATLAB在電氣工程中的應(yīng)用》（教材：李維波《MATLAB在電氣工程中的應(yīng)用》）；2）《艦船電力系統(tǒng)檢測(cè)與控制》（內(nèi)部教材）；3）《現(xiàn)代傳感器技術(shù)與應(yīng)用》（教材：孫萍等《傳感器原理及應(yīng)用》）。從事的博士研究生課程教學(xué)有：《相控陣列技術(shù)》（內(nèi)部教材）主要教材或?qū)Ｖ帉懬闆r(著作名稱、出版時(shí)間、出版單位等)： 1）模擬信號(hào)處理，李啟炎，李維波編著，中國電力出版社， 2005年9月出版；MATLAB在電氣工程中的應(yīng)用，李維波編著，中國電力出版社， 2006年7月出版（第yi版）；2）MATLAB在電氣工程中的應(yīng)用，李維波編著，中國電力出版社， 2007年7月出版（第二版），先后被評(píng)為電力行業(yè)精品教材和國家“十一五”教材。MATLAB在電氣工程中的應(yīng)用實(shí)例，李維波編著，中國電力出版社， 2009年9月出版（第yi版）。2100433B

《詳解matlab在科學(xué)計(jì)算中的應(yīng)用（配視頻教程）(含dvd光盤1張)》

第1章 matlab概述 1

1.1 matlab語言的特點(diǎn) 1

1.2 matlab桌面操作環(huán)境 1

1.2.1 matlab的啟動(dòng)與退出 2

1.2.2 matlab的主菜單 2

1.2.3 matlab命令窗口 3

1.2.4 matlab工作空間 4

1.3 matlab幫助系統(tǒng) 7

1.3.1 純文本幫助 7

1.3.2 演示程序 8

1.3.3 幫助導(dǎo)航/瀏覽器 9

1.4 matlab的工具箱 10

1.4.1 matlab工具箱簡(jiǎn)介 11

1.4.2 matlab工具箱的添加 11

1.5 上機(jī)練習(xí)題 12

第2章 matlab語言程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 13

2.1 matlab語言數(shù)據(jù)類型 13

2.1.1 數(shù)值型數(shù)據(jù) 14

2.1.2 符號(hào)型數(shù)據(jù) 15

.2.1.3 字符串 15

2.1.4 元胞與結(jié)構(gòu)體型數(shù)據(jù) 17

2.1.5 不同數(shù)據(jù)類型之間的轉(zhuǎn)換 17

2.2 數(shù)值運(yùn)算 18

2.2.1 矩陣及其運(yùn)算 18

2.2.2 多項(xiàng)式及其運(yùn)算 22

2.3 符號(hào)運(yùn)算 25

2.3.1 符號(hào)表達(dá)式的操作函數(shù) 25

2.3.2 符號(hào)微積分 26

2.3.3 符號(hào)方程的求解 32

2.4 matlab語言程序控制結(jié)構(gòu) 34

2.4.1 順序結(jié)構(gòu) 34

2.4.2 選擇結(jié)構(gòu) 36

2.4.3 循環(huán)結(jié)構(gòu) 39

2.4.4 試探結(jié)構(gòu) 41

2.5 m文件概述 42

2.5.1 m文件編輯器 42

2.5.2 m-腳本文件 42

2.5.3 m-函數(shù)文件 43

2.5.4 幾個(gè)特殊函數(shù) 44

2.6 matlab圖形繪制 47

2.6.1 二維圖形的繪制 47

2.6.2 三維圖形的繪制 51

2.6.3 圖形修飾 55

2.6.4 動(dòng)畫的制作 62

2.7 上機(jī)練習(xí)題 64

第3章 誤 差 理 論 65

3.1 誤差的來源 65

3.1.1 模型誤差 65

3.1.2 觀測(cè)誤差 65

3.1.3 截?cái)嗾`差 66

3.1.4 舍入誤差 67

3.2 誤差的基本概念 67

3.3 有效數(shù)字 68

3.4 誤差的積累與傳播 69

3.4.1 誤差的積累 69

3.4.2 誤差的傳播 71

3.5 數(shù)值計(jì)算中應(yīng)注意的問題 73

3.6 matlab語言的數(shù)值計(jì)算精度 75

3.6.1 浮點(diǎn)數(shù)及其運(yùn)算特點(diǎn) 75

3.6.2 matlab中的數(shù)值計(jì)算精度 75

3.7 上機(jī)練習(xí)題 78

第4章 非線性方程（組）的求解 79

4.1 二分法 79

4.1.1 二分法基本原理 79

4.1.2 二分法的執(zhí)行流程及其matlab實(shí)現(xiàn) 80

4.1.3 試位法 83

4.2 簡(jiǎn)單迭代法 83

4.2.1 簡(jiǎn)單迭代法基本原理 84

4.2.2 簡(jiǎn)單迭代法的執(zhí)行流程及其matlab實(shí)現(xiàn) 84

4.2.3 簡(jiǎn)單迭代法的加速——steffensen加速 86

4.3 牛頓法 88

4.3.1 牛頓迭代法基本原理 89

4.3.2 牛頓迭代法的執(zhí)行流程及其matlab實(shí)現(xiàn) 89

4.3.3 牛頓迭代法的變形 91

4.4 拋物線法 101

4.4.1 拋物線法基本原理 101

4.4.2 拋物線法的matlab實(shí)現(xiàn) 102

4.5 非線性方程組的求解 103

4.5.1 牛頓法及其matlab實(shí)現(xiàn) 104

4.5.2 非線性方程的matlab函數(shù)求解 107

4.6 實(shí)驗(yàn)范例：購房付款問題 112

4.7 上機(jī)練習(xí)題 115

第5章 線性方程組的求解 117

5.1 消去法 118

5.1.1 gauss消去法 118

5.1.2 追趕法 123

5.2 矩陣分解法 125

5.2.1 lu分解 126

5.2.2 cholesky分解 128

5.3 方程組的性態(tài)與誤差分析 131

5.3.1 范數(shù) 131

5.3.2 矩陣的條件數(shù) 134

5.3.3 病態(tài)方程組的求解 136

5.4 線性方程組的matlab函數(shù)求解 138

5.5 線性方程組的迭代解法 140

5.5.1 jacobi迭代法 140

5.5.2 gauss-seidel迭代法 143

5.5.3 逐次超松弛迭代法 146

5.6 實(shí)驗(yàn)范例：正方形槽的電位分布 149

5.7 上機(jī)實(shí)驗(yàn)題 155

第6章 插值 157

6.1 插值概述 157

6.2 lagrange插值 158

6.3 newton插值 160

6.4 hermite插值 163

6.5 分段低次插值 165

6.5.1 分段線性插值 166

6.5.2 分段hermite插值 167

6.6 三次樣條插值 169

6.7 二維插值 174

6.7.1 網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)插值 175

6.7.2 散亂節(jié)點(diǎn)插值 180

6.8 實(shí)驗(yàn)范例：國土面積的計(jì)算 182

6.9 上機(jī)練習(xí)題 185

第7章 函數(shù)逼近與數(shù)據(jù)擬合 186

7.1 函數(shù)的最佳平方逼近 186

7.2 數(shù)據(jù)的最小二乘擬合 190

7.2.1 最小二乘法 190

7.2.2 多元最小二乘擬合 195

7.2.3 數(shù)據(jù)擬合的matlab函數(shù)求解 195

7.3 實(shí)驗(yàn)范例：薄膜滲透率的測(cè)定 209

7.4 上機(jī)練習(xí)題 212

第8章 數(shù)值積分與數(shù)值微分 213

8.1 插值型求積方法 213

8.1.1 梯形求積公式 214

8.1.2 辛普森求積公式 219

8.1.3 cotes公式 222

8.2 自適應(yīng)步長(zhǎng)求積方法 224

8.2.1 自適應(yīng)步長(zhǎng)梯形公式 225

8.2.2 自適應(yīng)步長(zhǎng)辛普森公式 226

8.2.3 自適應(yīng)步長(zhǎng)cotes公式 227

8.2.4 romberg求積公式 229

8.3 gauss求積方法 230

8.3.1 gauss求積公式的構(gòu)造 231

8.3.2 幾個(gè)常用的gauss求積公式 232

8.4 特殊函數(shù)的積分 237

8.4.1 振蕩函數(shù)的積分 237

8.4.2 反常（廣義）積分 238

8.4.3 重積分的近似計(jì)算 241

8.5 數(shù)值積分的matlab函數(shù)求解 243

8.5.1 trapz()函數(shù) 243

8.5.2 quad()函數(shù) 243

8.5.3 quadgk()函數(shù) 244

8.5.4 dblquad()函數(shù) 246

8.5.5 triplequad()函數(shù) 248

8.6 數(shù)值微分 249

8.6.1 問題的提出 249

8.6.2 中心差分算法 249

8.6.3 梯度和法矢量的數(shù)值計(jì)算 251

8.7 實(shí)驗(yàn)范例：自行車輪飾物的運(yùn)動(dòng)軌跡 254

8.8 上機(jī)練習(xí)題 257

第9章 微分方程問題的求解 259

9.1 單步方法 259

9.1.1 euler方法 259

9.1.2 euler方法的改進(jìn) 262

9.1.3 runge-kutta方法 264

9.2 線性多步法 269

9.2.1 adams外推公式 269

9.2.2 adams內(nèi)插公式 270

9.2.3 adams預(yù)測(cè)校正公式 271

9.3 一階微分方程組和高階微分方程組 273

9.3.1 一階微分方程組 273

9.3.2 高階微分方程組 274

9.3.3 微分方程組的matlab函數(shù)求解 276

9.4 邊值問題的求解 285

9.4.1 打靶法 286

9.4.2 邊值問題的matlab函數(shù)求解 290

9.5 實(shí)驗(yàn)范例：?jiǎn)螖[模型及其拓展 292

9.6 上機(jī)練習(xí)題 296

第10章 矩陣特征值與特征向量的計(jì)算 298

10.1 冪法及反冪法 298

10.1.1 冪法 298

10.1.2 冪法的加速 304

10.1.3 反冪法 307

10.2 jacobi方法 311

10.2.1 實(shí)對(duì)稱矩陣的旋轉(zhuǎn)正交相似變換 311

10.2.2 jacobi方法 313

10.3 qr方法 315

10.3.1 qr方法的基本思想 315

10.3.2 化一般矩陣為擬上三角矩陣 316

10.3.3 基本qr方法的matlab程序?qū)崿F(xiàn) 321

10.4 特征值與特征向量的matlab函數(shù)求解 323

10.5 實(shí)驗(yàn)范例：遺傳模型 326

10.6 上機(jī)練習(xí)題 332

第11章 優(yōu)化問題的求解 334

11.1 最優(yōu)化問題概述 334

11.2 線性規(guī)劃 337

11.3 無約束優(yōu)化 340

11.4 單目標(biāo)約束優(yōu)化 349

11.4.1 帶有變量邊界約束的優(yōu)化 349

11.4.2 多變量約束優(yōu)化 350

11.4.3 二次規(guī)劃 353

11.4.4 半無限約束優(yōu)化 356

11.5 多目標(biāo)約束優(yōu)化 360

11.5.1 極小極大優(yōu)化 360

11.5.2 目標(biāo)規(guī)劃 362

11.6 最小二乘優(yōu)化 363

11.6.1 線性最小二乘優(yōu)化 363

11.6.2 非線性最小二乘優(yōu)化 365

11.7 混合整數(shù)規(guī)劃 368

11.7.1 線性整數(shù)規(guī)劃（lip） 368

11.7.2 非線性整數(shù)規(guī)劃（nlip） 372

11.7.3 0-1規(guī)劃 374

11.8 實(shí)驗(yàn)范例：投資的收益與風(fēng)險(xiǎn) 375

11.9 上機(jī)練習(xí)題 379

第12章 數(shù)值模擬 381

12.1 蒙特卡羅方法 381

12.1.1 蒙特卡羅方法基本思想 381

12.1.2 蒙特卡羅方法的收斂性與誤差估計(jì) 383

12.2 隨機(jī)數(shù) 385

12.2.1 隨機(jī)數(shù)的定義及產(chǎn)生 385

12.2.2 偽隨機(jī)數(shù) 385

12.2.3 隨機(jī)變量的分布與數(shù)字特征 395

12.2.4 隨機(jī)數(shù)的應(yīng)用 398

12.3 實(shí)驗(yàn)范例：報(bào)童的策略 411

12.4 上機(jī)練習(xí)題 417

第13章 數(shù)值計(jì)算方法實(shí)際應(yīng)用案例 418

13.1 水塔水流量的估計(jì) 418

13.2 導(dǎo)彈系統(tǒng)的改進(jìn) 430

13.3 飛行管理問題 437

13.4 上機(jī)練習(xí)題 442

參考文獻(xiàn) 4442100433B