計算機仿真技術

目 錄
第1章 計算機仿真概述 1
1.1 仿真的概念和方法 1
1.1.1 仿真的概念及分類 1
1.1.2 仿真的基本步驟 3
1.2 仿真技術的應用和發(fā)展 4
1.2.1 仿真技術的應用 4
1.2.2 仿真技術的發(fā)展階段 6
1.2.3 仿真技術的發(fā)展趨勢 6
1.3 仿真工具MATLAB 7
1.3.1 MATLAB的發(fā)展歷史 7
1.3.2 MATLAB的特點 8
1.3.3 MATLAB的工具箱 9
1.3.4 Notebook 10
1.4 本書學習方法 11
第2章 數(shù)學運算 12
2.1 MATLAB的集成環(huán)境 12
2.2 MATLAB語法 14
2.2.1 變量 14
2.2.2 運算符 18
2.2.3 流程控制 20
2.2.4 M文件 23
2.2.5 編程技巧 25
2.3 數(shù)值運算 27
2.3.1 矩陣運算 27
2.3.2 統(tǒng)計分析 28
2.3.3 多項式運算 29
2.3.4 解方程 30
2.3.5 曲線擬合與插值 31
2.3.6 微積分 32
2.3.7 概率統(tǒng)計 33
2.4 符號運算 33
2.4.1 符號變量和表達式 34
2.4.2 符號運算實例 34
第3章 數(shù)據(jù)可視化及GUI 42
3.1 數(shù)據(jù)可視化 42
3.1.1 二維及三維圖形繪制 42
3.1.2 圖形窗口的控制及修飾 46
3.1.3 特殊圖形繪制 51
3.1.4 動畫制作 58
3.2 圖形句柄 60
3.2.1 圖形對象和句柄 60
3.2.2 利用句柄圖形設計GUI 65
3.3 GUI設計工具GUIDE 67
第4章 數(shù)字圖像處理 69
4.1 圖像處理概述 69
4.1.1 基本概念 69
4.1.2 圖像的運算 71
4.1.3 圖像處理的內(nèi)容 72
4.2 圖像處理的應用 73
4.2.1 圖像處理工具箱 73
4.2.2 圖像的讀寫和顯示 74
4.2.3 圖像的代數(shù)運算 76
4.2.4 圖像的幾何處理 76
4.2.5 圖像的增強和復原 77
4.2.6 圖像變換 81
4.2.7 圖像壓縮 83
4.2.8 圖像分割 87
4.2.9 圖像識別 88
第5章 系統(tǒng)建模及仿真算法 92
5.1 系統(tǒng)和模型 92
5.1.1 系統(tǒng) 92
5.1.2 模型 94
5.1.3 數(shù)學模型 95
5.2 仿真算法 100
5.2.1 算法的概念和性能 100
5.2.2 連續(xù)系統(tǒng)的仿真算法 101
5.2.3 離散事件系統(tǒng)仿真算法 107
5.2.4 系統(tǒng)的穩(wěn)定性與仿真精度 108
第6章 動態(tài)建模工具Simulink 110
6.1 Simulink概述 110
6.1.1 操作環(huán)境 110
6.1.2 運行原理 111
6.2 模塊庫及模塊功能 112
6.2.1 Simulink公共模塊庫 112
6.2.2 Simulink專業(yè)模塊庫 118
6.3 建模及仿真 119
6.3.1 模塊的基本操作 119
6.3.2 仿真參數(shù)設置 120
6.3.3 Simulink與MATLAB之間的數(shù)據(jù)交互 123
6.3.4 模型的運行、結(jié)果觀察和調(diào)試 124
6.3.5 仿真實例 127
6.4 子系統(tǒng) 131
6.4.1 子系統(tǒng)的建立及封裝 132
6.4.2 條件子系統(tǒng) 134
6.5 S-函數(shù) 136
6.5.1 S-函數(shù)的功能 136
6.5.2 S-函數(shù)的調(diào)用 136
6.5.3 S-函數(shù)的編寫規(guī)則 136
6.5.4 S-函數(shù)實例 137
6.6 性能優(yōu)化 139
6.6.1 仿真性能和精度 139
6.6.2 代數(shù)環(huán) 140
6.6.3 過零檢測 142
第7章 控制系統(tǒng)的仿真 144
7.1 控制系統(tǒng)的基礎理論 144
7.1.1 控制系統(tǒng)的組成 144
7.1.2 控制系統(tǒng)的分類 145
7.1.3 控制系統(tǒng)的數(shù)學模型 146
7.1.4 控制系統(tǒng)的典型環(huán)節(jié)及傳遞函數(shù) 149
7.1.5 控制系統(tǒng)的性能要求 150
7.1.6 控制系統(tǒng)的分析 151
7.1.7 控制系統(tǒng)的設計 155
7.2 控制系統(tǒng)的建模 156
7.2.1 基本數(shù)學模型 156
7.2.2 模型的轉(zhuǎn)換 161
7.2.3 模型的屬性描述、降階與標準化 163
7.2.4 延遲系統(tǒng)模型 164
7.2.5 非線性系統(tǒng)的模型 165
7.3 控制系統(tǒng)的分析 166
7.3.1 穩(wěn)定性分析 166
7.3.2 時域分析 167
7.3.3 根軌跡分析 171
7.3.4 頻域分析 173
7.3.5 系統(tǒng)分析工具ltiview 177
7.4 控制系統(tǒng)的設計 179
7.4.1 串聯(lián)校正 180
7.4.2 PID控制器調(diào)節(jié) 182
7.4.3 狀態(tài)反饋與極點配置 183
7.4.4 系統(tǒng)設計工具SISO Design Tool 188
7.5 仿真實例——直流電機雙閉環(huán)調(diào)速 190
7.5.1 系統(tǒng)的工作原理 190
7.5.2 系統(tǒng)的動態(tài)性能分析 191
7.5.3 系統(tǒng)的數(shù)學模型和仿真模型 192
7.5.4 調(diào)節(jié)器的設計 192
7.5.5 調(diào)節(jié)器校正前后的典型響應分析 193
第8章 電力系統(tǒng)仿真 196
8.1 電力系統(tǒng)仿真概述 196
8.2 Simpowersystems模塊庫 197
8.2.1 Simpowersystems簡介 197
8.2.2 模塊庫 198
8.2.3 常用模塊設置 203
8.3 電力系統(tǒng)中典型電路的仿真 208
8.3.1 直流電路仿真 208
8.3.2 開關電路仿真 209
8.3.3 整流濾波電路仿真 213
8.3.4 電力傳輸系統(tǒng)仿真 218
參考文獻 225