MATLAB建模与仿真实用教程

前言

第1章MATLAB建模基础

1.1 MATLAB简介

1.1.1 MATLAB的安装

1.1.2 MATLAB通用命令

1.1.3 MATLAB应用窗口简介

1.2 MATLAB数学建模概述

1.2.1建模方法和基本步骤

1.2.2建模的意义

1.2.3数学模型的特点

1.2.4数学模型的分类

1.3数学建模函数及应用

1.3.1数学建模基本函数

1.3.2数学建模应用

1.4 MATLAB外部接口

1.4.1数据文件

1.4.2 MATLAB和Word的混合使用

1.4.3 MATLAB和Excel的混合使用

1.5本章小结

1.6习题

第2章MATLAB数值与符号计算

2.1数据类型

2.1.1字符串类型

2.1.2数值类型

2.1.3函数句柄

2.1.4逻辑类型

2.1.5结构类型

2.1.6细胞数组类型

2.2数组

2.2.1数组的创建

2.2.2数组操作

2.3矩阵

2.3.1矩阵的创建

2.3.2矩阵运算

2.3.3稀疏矩阵及其运算

2.4多项式

2.4.1多项式的创建和操作

2.4.2多项式运算

2.5符号运算

2.5.1符号对象的创建

2.5.2符号运算中的运算符

2.5.3符号运算的精度

2.6符号表达式运算

2.6.1数值转换

2.6.2变量替换

2.6.3化简与格式化

2.7符号矩阵的计算

2.7.1基本算术运算

2.7.2线性代数运算

2.8本章小结

2.9习题

第3章MATLAB程序设计

3.1 M文件概述

3.1.1M文件的创建与打开

3.1.2 M文件的基本内容

3.1.3 M文件的保存与调用

3.2 M文件的分类

3.2.1脚本文件

3.2.2函数文件

3.2.3P码文件

3.3函数类型

3.3.1主函数

3.3.2子函数

3.3.3私有函数

3.3.4嵌套函数

3.3.5重载函数

3.4程序流程控制

3.4.1顺序结构

3.4.2分支结构

3.4.3循环结构

3.4.4其他流程控制结构

3.5 M文件调试

3.5.1 M文件出错信息

3.5.2 M文件调试方法

3.6本章小结

3.7习题

第4章图形图像

4.1二维图形

4.1.1基本绘图函数

4.1.2特殊函数

4.2三维图形

4.2.1基本绘图函数

4.2.2特殊函数

4.3图形处理技术

4.3.1坐标轴调整

4.3.2图注及其他文字标示

4.3.3颜色控制

4.3.4图形控制

4.3.5网格控制

4.3.6图形窗口的分割

4.4图形窗口的创建与控制

4.4.1图形窗口的创建

4.4.2图形窗口的常用属性

4.5图形文件操作

4.5.1图形文件的保存和打开

4.5.2图形文件的导出

4.6图像文件操作

4.6.1图像文件的打开和保存

4.6.2图像文件的读取和显示

4.7图像分析

4.7.1像素及其处理

4.7.2常用函数

4.8本章小结

4.9习题

第5章Simulink建模与仿真

5.1Simulink简介

5.1.1Simulink工作窗口

5.1.2Simulink 建模原理

5.2 Simulink建模的基本步骤

5.2.1创建模型

5.2.2模块操作

5.2.3仿真参数的配置

5.3模型的运行及调试

5.3.1过零检测和代数环

5.3.2运行

5.3.3调试

5.4子系统及其封装

5.4.1子系统的创建

5.4.2子系统的封装

5.5 S-函数

5.5.1 S-函数的基本概念

5.5.2 S-函数的工作原理

5.5.3 S-函数模板

5.5.4创建S-函数

5.6建模与仿真分析实例

5.6.1简单连续系统的建模与仿真

5.6.2简单离散系统的建模与仿真

5.7本章小结

5.8习题

第6章科学计算

6.1方程求解

6.1.1线性方程组求解

6.1.2非线性方程（组）求解

6.1.3常微分方程求解

6.2数据统计处理

6.2.1随机数

6.2.2最大值和最小值

6.2.3求和与求积

6.2.4平均值和中值

6.2.5标准差和方差

6.2.6协方差和相关系数

6.2.7排序

6.3常用数据插值方法

6.3.1一维插值

6.3.2二维插值

6.3.3三维插值

6.3.4样条插值

6.3.5拉格朗日插值

6.4常用数据拟合方法

6.4.1多项式拟合

6.4.2正交最小二乘拟合

6.4.3曲线拟合工具箱

6.5本章小结

6.6习题

第7章通信系统建模与仿真

7.1通信系统概述

7.1.1通信系统的组成

7.1.2通信系统的分类

7.1.3通信系统模型的分类

7.2通信系统建模

7.2.1信源编码与信源译码

7.2.2调制与解调分析

7.2.3通信系统主要的性能指标

7.3通信系统仿真

7.3.1通信系统仿真的相关概念

7.3.2滤波器的模型分析

7.3.3仿真数据的处理

7.4模拟和数字通信系统的建模

与仿真

7.4.1通信系统基本模型分析

7.4.2模拟通信系统的建模与仿真分析

7.4.3数字通信系统的建模与仿真分析

7.5本章小结

7.6习题

第8章自动控制系统建模与仿真

8.1自动控制系统概述

8.1.1自动控制系统的基本形式及特点

8.1.2自动控制系统的分类

8.1.3自动控制系统的标准及评价

8.2基于MATLAB的自动控制系统数学建模

8.2.1自动控制系统的传递函数模型

8.2.2自动控制系统的零极点函数模型

8.2.3自动控制系统的状态空间函数模型

8.2.4系统模型之间的转换

8.3自动控制系统的稳定性分析

8.3.1MATLAB直接判定

8.3.2MATLAB图形化判定

8.3.3稳定性判定

8.4自动控制系统的时域分析

8.4.1典型输入信号

8.4.2动态性能指标

8.4.3稳态性能指标

8.4.4MATLAB时域响应仿真的典型函数应用

8.5本章小结

8.6习题

第9章蚁群算法建模与仿真

9.1蚁群算法简介

9.1.1蚁群算法的基本原理

9.1.2蚁群智能

9.1.3蚁群基本习性

9.1.4群体迷失现象

9.1.5问题空间的描述

9.2蚁群算法的数学模型分析

9.2.1蚁群算法基本数学模型简介

9.2.2蚁群算法的数学模型建模

9.2.3蚁群算法的实现步骤

9.2.4蚁群算法的MATLAB验证

9.3旅行商问题的蚁群算法建模求解

9.3.1问题描述与算法思想

9.3.2实现过程

9.3.3算法验证及结论

9.4本章小结

9.5习题

第10章神经网络建模与仿真

10.1神经网络概述

10.1.1生物意义上的神经元

10.1.2神经网络研究现状

10.2人工神经网络结构

10.2.1神经网络的基本功能与特征

10.2.2神经网络的数学建模

10.2.3人工神经网络的典型结构

10.3人工神经网络的学习方式和规则

10.3.1人工神经网络的运作过程

10.3.2基本的神经网络学习规则

10.4BP神经网络设计与仿真

10.4.1BP神经网络的MATLAB实现

10.4.2BP神经网络算法实例

10.5本章小结

10.6习题2100433B

《MATLAB建模与仿真实用教程》对MATLAB进行了详细的介绍和讲解，力争做到深入浅出，并配有大量实例，使读者能够达到零起点入门和快速提高的目的。 《MATLAB建模与仿真实用教程》主要内容包括MATLAB建模基础、MATLAB数值与符号计算、MATLAB程序设计、图形图像、Simulink建模与仿真、科学计算、通信系统建模与仿真、自动控制系统建模与仿真、蚁群算法建模与仿真及神经网络建模与仿真。

《MATLAB建模与仿真实用教程》可作为高等院校的理工科学生的专业教材，也可以作为科研技术人员的参考书。

本书深入浅出地阐述了MATLAB软件设计的基础知识、使用方法及其在电气工程和控制系统中的应用。全书共分为12章，主要内容包括MATLAB概述、MATLAB数值运算、程序设计、图形处理功能、SIMULINK基础、MATLAB在电路中的基本应用、直流稳态电路的仿真分析、动态电路的时域仿真分析、正弦交流电路的仿真分析、线性系统的数学模型、线性系统的仿真分析、离散系统的仿真分析。本书结合作者在长期教学和科研工作中的经验与体会，讲述了应用MATLAB软件建模、仿真以及调试中的一些技巧，从而使读者能够快速地分析问题与解决问题。

本书具有示例丰富、语言简洁、实用性强、简单易学等特点，可以作为高等学校计算机、自动控制、信息工程、电子工程等相关专业的参考书，也可供从事电气工程、控制工程及计算机仿真等领域的工程技术人员和科研人员参考。

本书从电机数学模型、Matlab/Simulink仿真模型和仿真实例三个层面进行阐述，理论联系实际。书中详细介绍了直流电机、变压器、感应电机和同步电机的数学模型，用Matlab/Simulink仿真软件建立了相应的仿真模型，对于每一种电机都给出了多种仿真模型，用建立的仿真模型进行仿真实例分析，并给出详细的仿真结果，仿真分析的内容几乎涉及电机瞬变运行过程的各个方面。