本書以MATLAB和Simulink仿真軟件為主要工具，介紹了自動控制系統(tǒng)、電子電路和電力電子系統(tǒng)的計算機(jī)仿真基礎(chǔ)知識及應(yīng)用。全書內(nèi)容圍繞電氣控制系統(tǒng)的建模、分析與計算機(jī)輔助設(shè)計，通過大量示例，循序漸進(jìn)地介紹了MATLAB和Simulink的基礎(chǔ)知識、基于數(shù)學(xué)模型的控制系統(tǒng)仿真、基于物理仿真框架的系統(tǒng)仿真技術(shù)以及虛擬現(xiàn)實技術(shù)等。
本書可以作為高等院校自動化、電氣工程及其自動化、測控技術(shù)與儀器等專業(yè)本科生的教材，也可供自動控制及相關(guān)領(lǐng)域的工程技術(shù)人員參考。
適讀人群 ：高等院校自動化、電氣工程及其自動化、測控技術(shù)與儀器等專業(yè)
本書通過大量示例，循序漸進(jìn)地介紹了MATLAB和Simulink的基礎(chǔ)知識、基于數(shù)學(xué)模型的控制系統(tǒng)仿真、基于物理仿真框架的系統(tǒng)仿真技術(shù)以及虛擬現(xiàn)實技術(shù)等。
仿真科學(xué)與技術(shù)已經(jīng)成為與理論研究、實驗研究并行的人類認(rèn)識世界的重要方法之一。在解決工程和非工程領(lǐng)域復(fù)雜問題的過程中，系統(tǒng)仿真技術(shù)發(fā)揮著不可或缺的作用。
MATLAB語言和Simulink仿真環(huán)境以其強(qiáng)大的數(shù)學(xué)運算能力、語言的高度集成性和方便的繪圖功能，在自動控制領(lǐng)域的教學(xué)研究中得到廣泛應(yīng)用，已成為系統(tǒng)仿真、自動控制、電氣工程等領(lǐng)域首選的計算機(jī)軟件工具。本書圍繞自動控制系統(tǒng)、電機(jī)及其控制、電力電子裝置等學(xué)科領(lǐng)域，以MATLAB和Simulink為仿真開發(fā)環(huán)境，先后介紹了系統(tǒng)建模、數(shù)值分析和計算機(jī)輔助設(shè)計、虛擬現(xiàn)實技術(shù)等。
全書共7章。第1章介紹了計算機(jī)仿真技術(shù)的發(fā)展概況；第2章介紹了MATLAB和Simulink仿真開發(fā)環(huán)境的基礎(chǔ)知識；第3章主要介紹系統(tǒng)建模，以及控制系統(tǒng)中的模型轉(zhuǎn)換等；第4章介紹了常用的連續(xù)系統(tǒng)離散化方法，重點講解了PID控制器和狀態(tài)反饋極點配置的MATLAB輔助設(shè)計方法；第5章和第6章分別介紹了Simulink在電子電路和電機(jī)控制系統(tǒng)仿真中的應(yīng)用；第7章介紹使用Simulink進(jìn)行虛擬現(xiàn)實的開發(fā)。附錄部分提供了8個實驗，供上機(jī)實驗使用，其中前4個實驗為學(xué)習(xí)MATLAB和Simulink的基礎(chǔ)知識而設(shè)置，后4個實驗為學(xué)習(xí)MATLAB和Simulink系統(tǒng)仿真而設(shè)置。書中實例均在MATLABR2014a版本上進(jìn)行了仿真驗證。
本書由中國礦業(yè)大學(xué)信息與控制工程學(xué)院葉賓、趙峻、李會軍和王法廣編寫。其中，第1、4兩章由趙峻編寫，第2章由王法廣編寫，第3、5、6、7章由葉賓編寫。全書由葉賓和李會軍負(fù)責(zé)統(tǒng)稿。
本書在編寫過程中，得到了中國礦業(yè)大學(xué)信息與控制工程學(xué)院王雪松教授、�？×指苯淌诘慕ㄗh和支持，并且提出了許多寶貴的意見，在此表示深深的感謝。中國礦業(yè)大學(xué)研究生鞠晨、郭陽全、劉鵬等幾位同學(xué)協(xié)助進(jìn)行了許多仿真模型的開發(fā)和驗證工作，在此表示誠摯的感謝。本書的編寫和出版工作得到了江蘇省高校品牌專業(yè)建設(shè)工程項目資助，在此一并表示感謝。
由于編者水平有限，書中難免存在缺點和錯誤，殷切希望廣大讀者批評指正。
前言
第1章緒論
1.1仿真技術(shù)簡介
1.2仿真研究的步驟
1.3仿真技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展
1.4習(xí)題
第2章MATLAB/Simulink基礎(chǔ)知識
2.1MATLAB語言基礎(chǔ)
2.1.1MATLAB開發(fā)環(huán)境
2.1.2數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
2.1.3矩陣及其計算
2.1.4符號運算
2.2MATLAB語言程序設(shè)計
2.2.1建立M文件
2.2.2結(jié)構(gòu)語句
2.2.3其他常用命令
2.3數(shù)據(jù)可視化
2.3.1二維圖形
2.3.2三維圖形
2.4Simulink仿真環(huán)境
2.4.1建立Simulink仿真模型
2.4.2Simulink基本操作
2.4.3參數(shù)設(shè)置
2.4.4子系統(tǒng)封裝
2.5習(xí)題
第3章控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型
3.1常用數(shù)學(xué)模型的MATLAB表示及轉(zhuǎn)換
3.1.1連續(xù)系統(tǒng)模型
3.1.2離散系統(tǒng)模型
3.1.3模型的轉(zhuǎn)換
3.2線性系統(tǒng)的實驗建模法
3.2.1最小二乘法原理
3.2.2基于MATLAB的最小二乘法模型辨識
3.2.3由響應(yīng)曲線識別一階延遲模型
3.3一級倒立擺的機(jī)理建模
3.4習(xí)題
第4章自動控制系統(tǒng)的MATLAB仿真
4.1連續(xù)系統(tǒng)的離散化
4.1.1常用離散化方法
4.1.2數(shù)值積分方法的計算穩(wěn)定性
4.1.3應(yīng)用ODE算法的仿真實現(xiàn)
4.2PID控制器的設(shè)計與仿真
4.2.1連續(xù)PID控制器的設(shè)計與仿真
4.2.2離散PID控制器的設(shè)計與仿真
4.2.3PID控制器參數(shù)整定
4.3MATLAB的控制系統(tǒng)工具箱應(yīng)用
4.4基于狀態(tài)空間模型的控制器設(shè)計
4.4.1狀態(tài)反饋
4.4.2極點配置
4.5習(xí)題
第5章電子電路的建模和仿真
5.1Simscape模型庫簡介
5.2模擬PID控制器的建模與仿真
5.3習(xí)題
第6章電力電子及電機(jī)拖動系統(tǒng)的Simscape仿真
6.1單相不可控整流電路的Simscape仿真
6.1.1單相不可控整流電路仿真實例
6.1.2PowerGUI的使用
6.2三相橋式全控整流電路的Simscape仿真
6.3直流調(diào)速系統(tǒng)及其仿真
6.3.1直流電動機(jī)開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的仿真
6.3.2直流電動機(jī)單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的仿真
6.4PWM變頻器-交流異步電動機(jī)系統(tǒng)的仿真
6.5習(xí)題
第7章虛擬現(xiàn)實技術(shù)
7.1V-Realm Builder軟件簡介
7.2創(chuàng)建一個立方體的虛擬場景
7.3質(zhì)量塊-彈簧振蕩系統(tǒng)的虛擬現(xiàn)實仿真
7.3.1創(chuàng)建質(zhì)量塊-彈簧振蕩系統(tǒng)的虛擬場景
7.3.2創(chuàng)建虛擬場景動畫的Simulink模型
7.4習(xí)題
附錄實驗指導(dǎo)書
實驗一MATLAB基礎(chǔ)
實驗二MATLAB數(shù)值運算和符號運算
實驗三程序設(shè)計
實驗四基本繪圖
實驗五連續(xù)系統(tǒng)的仿真
實驗六非線性系統(tǒng)的仿真
實驗七模型近似與PID控制器設(shè)計
實驗八模擬電路的Simscape仿真
參考文獻(xiàn)
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