《計算機仿真技術 MATLAB在電氣、自動化專業中的應用》主要介紹MATLAB與Simulink及其在電氣、自動化專業的仿真應用。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、工業自動化、過程自動化等相關專業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、自動化專業課程中基本操作及應用的書籍。
隨著科學技術的飛速發展,系統的研究已經向著規模化、復雜化和智能化的方向發展,而作為系統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、自動化專業課程的相關應用分別進行介紹。考慮到計算機仿真技術通常是在專業課程開始以前進行授課,故在本書中對于專業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-函數等。
3) MATLAB在各個專業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、電力系統分析等專業課程的基于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系統與系統模型
111系統的概念
112系統研究的方法
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計算機仿真系統的三要素
124仿真的分類
13連續系統仿真概論
131連續系統仿真模型
132連續系統的仿真數字算法初步
133幾種常用的積分法
134算法誤差和穩定性問題
135算法的比較和選擇
14計算機仿真軟件
141計算機仿真軟件發展
142以數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常用函數和初等矩陣計算
241常用函數
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
261注釋語句的輸入和顯示
262輸入函數
263數字與字符串的輸出
第3章M文件和MATLAB開發環境
31MATLAB的M文件
311文本文件
312函數文件
313變量作用域
32流程控制語句
321順序結構
322分支結構
323循環結構
324try語句
33MATLAB與其他軟件的關系
331操作系統的日期與時間
332文件的操作
333圖形文件的轉儲
334與文字或數據處理系統之間的關系
34MATLAB的文件管理系統
341安裝后的MATLAB文件管理系統
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章其他常規函數庫
41數據分析函數庫
411數據統計處理
412用于場論的數據分析
42多項式函數庫
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函數功能和數值積分函數庫(funfun)
431任意函數的數值積分
432任意函數的數值微分
44字符串函數庫(strfun)
441字符串賦值和格式轉換
442字符串語句的執行
443字符串的輸出
45符號數學工具箱
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、微積分和級數求和
454符號積分變換
455圖形化的符號函數計算器
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子系統的生成與操作
524仿真運行操作
53仿真參數設置
531仿真算法
532仿真參數設置
533Data Import/Export選項卡參數設置
534Diagnostics選項卡參數設置
535其他選項卡
54S-函數
541S-函數概述
542S-函數工作原理
543S-函數的模板程序
第6章MATLAB在自動控制原理中的應用
61系統的數學模型
611連續系統的模型
612模型轉換
62控制系統工具箱和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連續系統模型和離散系統模型之間的轉換
63控制系統模型的組合連接
64控制系統分析函數
641控制系統時域分析函數
642控制系統頻域分析函數
65控制系統分析及校正
651控制系統時域穩定性分析
652控制系統校正
66現代控制論的應用
661線性系統的標準型及能觀能控的分解
662控制系統李雅普諾夫穩定性分析
663現代控制系統的校正
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同步脈沖觸發器
823PWM發生器
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在交直流調速系統的具體應用
921開環直流電動機直接起動
922開環直流調速系統
923雙閉環直流調速系統
924交流電動機直接全壓起動系統
925交流電動機PWM開環調速系統
第10章MATLAB在電力系統中的應用
101電力系統基本模塊
1011交流電壓源
1012交流電流源
1013三相電源元件
1014串、并聯RLC支路元件
1015串、并聯RLC負載元件
1016集中參數輸電線路元件
1017分布參數輸電線路元件
1018斷路器元件
1019變壓器元件
10110Park變換模塊
102MATLAB在電力系統中的具體應用
1021單相供電線路π型網絡系統
1022線性變壓器供電系統
1023三相供電負載變化及線路短路分析系統
參考文獻