MATLAB工程仿真與應(yīng)用30例

目 錄
第一部分 控制工程仿真實例 1
引言―控制工程建模與分析方法 1
第1例 船舶運(yùn)動控制仿真 7
1．1 MATLAB編程基礎(chǔ) 7
1．1．1 變量 7
1．1．2 運(yùn)算符 11
1．1．3 常用數(shù)學(xué)函數(shù) 12
1．1．4 文件建立 15
1．2 船舶運(yùn)動動力學(xué)及控制器 15
1．3 船舶運(yùn)動控制器設(shè)計及仿真程序 16
1．4 本例小結(jié) 21
第2例 F-14戰(zhàn)斗機(jī)俯仰軸控制仿真 22
2．1 Simulink建模及仿真基礎(chǔ) 22
2．2 F-14俯仰軸動力學(xué)模型 25
2．3 基于Simulink的 F-14俯仰軸仿真模型 26
2．4 本例小結(jié) 29
第3例 汽車主動懸架控制器設(shè)計與仿真 30
3．1 汽車被動懸架系統(tǒng)仿真 30
3．1．1 被動懸架系統(tǒng)動力學(xué)模型 31
3．1．2 被動懸架系統(tǒng)Simulink模型 32
3．2 汽車主動懸架系統(tǒng)控制器設(shè)計 33
3．2．1 主動懸架系統(tǒng)動力學(xué)模型 33
3．2．2 主動懸架系統(tǒng)控制器設(shè)計及建模仿真 34
3．3 本例小結(jié) 37
第4例 衛(wèi)星對地定向姿態(tài)控制設(shè)計 38
4．1 LMI工具箱簡介 38
4．1．1 LMI基本概念 38
4．1．2 LMI求解問題類型 39
4．1．3 LMI建模求解函數(shù) 40
4．2 衛(wèi)星對地定向動力學(xué)模型 42
4．3 控制器設(shè)計及仿真 43
4．4 本例小結(jié) 45
第二部分 通信工程仿真實例 46
引言―通信系統(tǒng)分類及MATLAB通信工具箱簡介 46
第5例 車載數(shù)字電視調(diào)制解調(diào)設(shè)計 56
5．1 MATLAB通信工具箱簡介（下） 56
5．2 車載數(shù)字電視調(diào)制解調(diào)設(shè)計 59
5．3 本例小結(jié) 63
第6例 艦載雷達(dá)通信系統(tǒng)仿真 64
6．1 S函數(shù)簡介（1） 64
6．2 艦載雷達(dá)通信系統(tǒng)建模仿真 67
6．3 本例小結(jié) 71
第7例 機(jī)載GPS信號接收及處理過程建模 72
7．1 基于MATLAB文件操作簡介 72
7．1．1 文件的打開與關(guān)閉 72
7．1．2 二進(jìn)制文件的讀/寫操作 73
7．1．3 文本文件的讀/寫操作 74
7．1．4 MATLAB讀txt文件 74
7．2 機(jī)載GPS信號接收及處理建模 75
7．3 本例小結(jié) 80
第8例 GPS衛(wèi)星發(fā)射信號模擬 81
8．1 MATLAB串口操作簡介 81
8．2 GPS的C/A碼及導(dǎo)航電文建模 83
8．3 本例小結(jié) 89
第三部分 電力電子仿真實例 90
引言―SimPowerSystems簡介 90
第9例 燃料電池汽車動力系統(tǒng)仿真 96
9．1 Simdriveline簡介 96
9．1．1 SimDriveline功能概述 96
9．1．2 SimDriveline工具箱分類 98
9．1．3 基于SimDriveline建模特點(diǎn) 99
9．2 燃料電池汽車仿真 99
9．2．1 燃料電池汽車簡介 99
9．2．2 燃料電池汽車仿真電路設(shè)計 99
9．2．3 仿真結(jié)果及分析 102
9．3 本例小結(jié) 103
第10例 船舶雷達(dá)系統(tǒng)射頻前端電路分析 104
10．1 RF工具箱簡介 104
10．1．1 基于M語言的RF工具箱特點(diǎn)及仿真過程 104
10．1．2 基于Simulink的RF工具箱分類 108
10．2 雷達(dá)射頻前端電路設(shè)計與仿真 111
10．3 本例小結(jié) 112
第11例 飛機(jī)供配電系統(tǒng)設(shè)計與仿真 113
11．1 Simscape工具箱簡介 113
11．1．1 Simscape功能及特點(diǎn) 113
11．1．2 Simscape分類 114
11．1．3 Simscape數(shù)學(xué)方程及仿真流程 115
11．2 飛機(jī)供配電系統(tǒng)建模與仿真 117
11．2．1 飛機(jī)供配電系統(tǒng)電路設(shè)計 118
11．2．2 仿真結(jié)果 121
11．3 本例小結(jié) 122
第12例 重力場衛(wèi)星加速度計讀取電路設(shè)計 123
12．1 SimElectronics工具箱簡介 123
12．1．1 SimElectronics工具箱特點(diǎn) 123
12．1．2 SimElectronics工具箱分類介紹 124
12．2 重力場衛(wèi)星加速度計敏感電路設(shè)計與仿真 127
12．2．1 重力場衛(wèi)星讀取電路設(shè)計 127
12．2．2 仿真結(jié)果及分析 128
12．3 本例小結(jié) 131
第四部分 結(jié)構(gòu)工程仿真實例 132
引言―SimMechanics工具箱簡介（上） 132
第13例 車載stewart平臺建模與仿真 141
13．1 SimMechanics工具箱簡介（中） 141
13．2 車載stewart平臺建模與仿真 145
13．3 本例小結(jié) 148
第14例 艦載雷達(dá)四桿機(jī)構(gòu)建模與仿真―SimMechanics工具箱簡介（下） 149
14．1 基于SimMechanics工具箱的三維顯示系統(tǒng) 149
14．1．1 SimMechanics工具箱可視化準(zhǔn)備工作 149
14．1．2 可視化仿真窗口介紹 150
14．2 艦載雷達(dá)四桿機(jī)構(gòu)仿真 152
14．3 本例小結(jié) 154
第15例 基于Solidworks的機(jī)載stewart平臺建模與仿真 155
15．1 從CAD建模工具中輸入模型 155
15．1．1 轉(zhuǎn)換步驟 155
15．1．2 生成模型特性 158
15．1．3 轉(zhuǎn)換后模型修改 159
15．2 基于SolidWorks的stewart平臺三維模型轉(zhuǎn)換 160
15．3 本例小結(jié) 162
第16例 衛(wèi)星三維建模與有限元分析 163
16．1 基于M語言的GUI界面設(shè)計 163
16．2 衛(wèi)星三維建模與有限元分析 167
16．3 本例小結(jié) 173
第五部分 熱工程仿真實例 174
引言―Simscape語言簡介（上） 174
第17例 車載stewart平臺建模與仿真 181
17．1 Simscape語言簡介（中） 181
17．2 汽車溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)仿真 186
17．3 本例小結(jié) 189
第18例 機(jī)載簡易溫度檢測系統(tǒng) 190
18．1 Simscape語言簡介（下） 190
18．2 機(jī)載簡易溫度檢測仿真 194
18．3 本例小結(jié) 197
第19例 船舶溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng) 198
19．1 Level-2 S函數(shù)簡介 198
19．1．1 Level-2 S函數(shù)基本特性 198
19．1．2 Level-2 S函數(shù)模板 199
19．2 船舶溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng) 202
19．3 本例小結(jié) 204
第20例 衛(wèi)星溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng) 205
20．1 基于C語言的S函數(shù)簡介 205
20．2 衛(wèi)星溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)建模與仿真 211
20．3 本例小結(jié) 213
第六部分 圖像工程仿真實例 214
引言―圖像處理工具箱介紹（上） 214
第21例 汽車圖像識別 221
21．1 圖像處理工具箱介紹（中） 221
21．1．1 圖像合成 221
21．1．2 圖像的空間變換 222
21．1．3 鄰域和塊處理 224
21．2 基于圖像處理的交通車輛辨識 225
21．3 本例小結(jié) 229
第22例 飛機(jī)航拍圖處理 230
22．1 圖像處理工具箱介紹（下） 230
22．1．1 圖像分析 230
22．1．2 圖像配準(zhǔn) 232
22．2 大型飛機(jī)航拍圖處理 234
22．3 本例小結(jié) 241
第23例 船舶定位研究 242
23．1 地圖工具箱介紹（上） 242
23．1．1 創(chuàng)建地圖 242
23．1．2 地理計算 244
23．2 基于地圖工具箱的船舶定位研究 247
23．2．1 地圖工具箱用于導(dǎo)航基本方法 247
23．2．2 船舶最短路程規(guī)劃實例 250
23．3 本例小結(jié) 253
第24例 衛(wèi)星星下點(diǎn)軌跡仿真 254
24．1 地圖工具箱介紹（下） 254
24．1．1 地圖投影 254
24．1．2 創(chuàng)建和查看地圖 257
24．2 衛(wèi)星星下點(diǎn)軌跡圖生成 261
24．3 本例小結(jié) 262
第七部分 邏輯系統(tǒng)仿真實例 263
引言―邏輯系統(tǒng)簡介 263
第25例 發(fā)射終止系統(tǒng)仿真 264
25．1 Stateflow狀態(tài)模塊與連接模塊簡介 264
25．1．1 狀態(tài)模塊 264
25．1．2 轉(zhuǎn)移 267
25．2 發(fā)射終止系統(tǒng) 269
25．3 本例小結(jié) 272
第26例 月球登陸器自動駕駛儀仿真 273
26．1 Stateflow其他模塊的概念和基本用法 273
26．1．1 默認(rèn)轉(zhuǎn)移 274
26．1．2 歷史節(jié)點(diǎn) 275
26．1．3 連接節(jié)點(diǎn) 276
26．1．4 盒子模塊 278
26．1．5 連接分類 278
26．2 月球登陸器自動駕駛儀仿真 280
26．2．1 數(shù)據(jù)存儲共享系統(tǒng) 281
26．2．2 動力學(xué)系統(tǒng) 281
26．2．3 開關(guān)邏輯生成系統(tǒng) 282
26．3 本例小結(jié) 283
第27例 飛機(jī)俯仰軸容錯控制仿真 284
27．1 基于Stateflow建立有限狀態(tài)機(jī)過程 284
27．1．1 建立Stateflow Chart內(nèi)部結(jié)構(gòu) 284
27．1．2 定義輸入/輸出變量 286
27．2　飛機(jī)俯仰軸容錯控制仿真 288
27．3 本例小結(jié) 290
第28例 汽車電動車窗升降控制仿真 291
28．1 Stateflow運(yùn)行機(jī)理 291
28．1．1 有限狀態(tài)自動機(jī)與UML狀態(tài)圖理論概述 291
28．1．2 Stateflow機(jī)制分析與實現(xiàn)思路 293
28．2 汽車電動車窗升降控制仿真 295
28．2．1 指令輸入部分 296
28．2．2 車窗動力學(xué)與控制部分 297
28．2．3 車窗控制邏輯部分 299
28．2．4 仿真結(jié)果 299
28．3 本例小結(jié) 300
第29例 汽車傳動系統(tǒng)仿真 301
29．1 變速箱 302
29．1．1 行星齒輪組 302
29．1．2 離合器和制動帶 303
29．2 引擎 304
29．3 液力變矩器 304
29．4 驅(qū)動系統(tǒng)及設(shè)備 306
29．5 發(fā)動機(jī)表格 307
29．6 變速邏輯 308
29．7 本例小結(jié) 309
第30例 導(dǎo)彈制導(dǎo)系統(tǒng)仿真 310
30．1 導(dǎo)彈三自由度動力學(xué) 310
30．1．1 三自由度導(dǎo)彈動力學(xué) 311
30．1．2 大氣模型 313
30．1．3 自動駕駛儀模型 314
30．2 導(dǎo)彈制導(dǎo)系統(tǒng) 314
30．3 目標(biāo)動力學(xué) 316
30．4 仿真結(jié)果 316
30．5 本例小結(jié) 317