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第1章 MATLAB 6.0概述1

1.1 MATLAB简介1

1.1.1 MATLAB的发展历程1

1.1.2 MATLAB 6.0对系统环境的要求2

1.1.3 MATLAB 6.0软件的安装3

1.2 MATLAB 6.0新特性5

1.2.1 MATLAB语言的发展5

1.2.2 MATLAB 6.0的开发环境5

1.2.3 MATLAB的数学计算能力6

1.2.4 MATLAB 6.0的其他新特点7

1.3 SIMULINK 4.0概述8

1.3.1 什么是SIMULINK8

1.3.2 SIMULINK 4.0的组成8

1.3.3 SIMULINK 4.0的特点9

第2章 熟悉MATLAB 6.0环境10

2.1 MATLAB 6.0的桌面环境10

2.2 MATLAB基本指令和用法11

2.2.1 数值、变量和表达式11

2.2.2 向量运算12

2.2.3 矩阵的简单运算13

2.2.4 矩阵的特殊运算15

2.2.5 元胞数组16

2.2.6 结构数组18

2.2.7 数据的图形显示20

2.2.8 命令窗口基本指令21

2.3 工作空间22

2.3.1 工作空间简介22

2.3.2 基本指令22

2.3.3 使用工作空间浏览器23

2.3.4 工作空间的保存23

2.4 路径设置24

2.4.1 路径设置简介24

2.4.2 目录的设置24

2.4.3 路径浏览器的使用25

2.5 M文件的编写与调试25

2.5.1 M文件编辑器25

2.5.2 MATLAB控制流结构26

2.5.3 M函数文件28

2.5.4 变量的作用范围28

2.5.5 M文件的调试28

2.6 在线演示和帮助30

2.6.1 在线引导30

2.6.2 演示程序30

2.6.3 帮助系统31

第3章 SIMULINK 4.0概述34

3.1 SIMULINK 4.0导引34

3.1.1 SIMULINK 4.0的安装34

3.1.2 SIMULINK 4.0的启动34

3.1.3 SIMULINK 4.0的工作环境35

3.1.4 SIMULINK 4.0的演示程序35

3.2 SIMULINK 4.0的组成36

3.2.1 应用工具箱36

3.2.2 实时工作室36

3.2.3 状态流模块36

3.2.4 扩展的模块集37

3.2.5 SB2SL工具37

3.3 SIMULINK中的基本概念37

3.3.1 模块与模块框图37

3.3.2 信号38

3.3.3 求解器39

3.3.4 子系统39

3.3.5 零点穿越39

3.4 SIMULINK的常用工具40

3.4.1 仿真加速器40

3.4.2 模型比较工具42

3.4.3 仿真统计表43

3.5 SIMULINK环境的设置43

3.5.1 MATLAB环境设置对话框43

3.5.2 SIMULINK环境的设置43

3.6 一个简单的例子44

3.6.1 开始44

3.6.2 创建模型45

3.6.3 仿真配置46

3.6.4 启动仿真46

3.6.5 结果47

第4章 模型的创建48

4.1 模型和模型文件48

4.1.1 SIMULINK模型的概念48

4.1.2 模型文件的创建和修改48

4.1.3 模型的打印49

4.1.4 模型的注释50

4.2 模块操作50

4.2.1 模块的基本概念50

4.2.2 模块的基本操作51

4.2.3 模块的向量化与标量扩展54

4.2.4 模块的参数设置55

4.3 模型中的信号56

4.3.1 概述56

4.3.2 确定输出信号的维数57

4.3.3 信号属性的设置57

4.4 信号线操作58

4.4.1 绘制信号线58

4.4.2 信号线的移动与删除58

4.4.3 信号线的分支59

4.4.4 信号线的显示属性59

4.4.5 注释信号线60

4.5 数据类型与数据对象60

4.5.1 SIMULINK中的数据类型60

4.5.2 数据对象概述61

4.5.3 创建数据对象62

4.5.4 在SIMULINK模型中使用数据对象63

4.5.5 数据类的创建63

4.5.6 SIMULINK数据浏览器65

4.6 模型创建指令介绍66

4.6.1 导引66

4.6.2 指令详解67

4.7 模块库与连接75

4.7.1 导引75

4.7.2 库的创建与修改76

4.7.3 创建对库的连接76

4.7.4 修改具有连接的子系统77

4.7.5 连接模块的更新与显示77

4.7.6 浏览模块库78

4.8 模型的查找与浏览78

4.8.1 模型对象的查找78

4.8.2 模型浏览器的使用80

4.9 建模的方法与技巧80

4.9.1 创建子系统80

4.9.2 使用回调例程81

4.9.3 建模时的考虑83

4.9.4 方程的建模83

4.9.5 快捷键介绍85

4.10 管理模型的版本86

4.10.1 导引86

4.10.2 指定当前的用户86

4.10.3 模型属性对话框87

4.10.4 模型修改日志的创建与编辑88

第5章 SIMULINK仿真模块库89

5.1 SIMULINK库89

5.1.1 SIMULINK库简介89

5.1.2 标准SIMULINK模块库89

5.1.3 SIMULINK扩展库(Simulink Extras)90

5.2 SIMULINK模块集91

5.2.1 通信模块集(Communications Blockset)91

5.2.2 面板与仪表模块集(Dials Gauges Blockset)94

5.2.3 数字信号处理模块(DSP Blockset)95

5.2.4 定点模块库(Fixed-Point Blockset)95

5.2.5 非线性控制系统设计模块集(NCD Blockset)96

5.2.6 神经网络模块集(Neural Network Blockset)96

5.2.7 MPC模块集(MPS Blockset)97

5.2.8 电力系统模块集(Power System Blockset)97

5.3 其他辅助工具98

5.3.1 实时窗口目标库(Real-Time Windows Target)98

5.3.2 实时工作室(Real-Time Workshop)98

5.3.3 状态流模块库(Stateflow)99

第6章 SIMULINK模块库索引100

6.1 Source库100

6.1.1 Band-Limit White Noise模块100

6.1.2 Chirp Signal模块101

6.1.3 Clock模块102

6.1.4 Constant模块102

6.1.5 Digital Clock模块103

6.1.6 Discrete Pulse Generator模块103

6.1.7 From Workspace模块104

6.1.8 From File模块105

6.1.9 Pulse Generator模块106

6.1.10 Ramp模块107

6.1.11 Random Number模块107

6.1.12 Repeating Sequence模块108

6.1.13 Signal Generator模块109

6.1.14 Sine Wave模块109

6.1.15 Step模块110

6.1.16 Uniform Random Number模块111

6.2 Sinks库112

6.2.1 Display模块112

6.2.2 Scope模块113

6.2.3 Stop Simulation模块114

6.2.4 To File模块114

6.2.5 To Workspace模块115

6.2.6 XY Graph模块116

6.3 Discrete库117

6.3.1 Discrete Filter模块117

6.3.2 Discrete State-Space模块118

6.3.3 Discrete-Time Integrator模块119

6.3.4 Discrete Transfer Fcn模块122

6.3.5 Discrete Zero-Pole模块123

6.3.6 First-Order Hold模块124

6.3.7 Zero-Order Hold模块124

6.3.8 Unit Delay模块125

6.4 Continuous库125

6.4.1 Derivative模块125

6.4.2 Integrator模块126

6.4.3 Memory模块129

6.4.4 State-Space模块129

6.4.5 Transfer Fcn模块130

6.4.6 Transfer Delay模块131

6.4.7 Variable Transport Delay模块132

6.4.8 Zero-Pole模块133

6.5 Math库134

6.5.1 Abs模块134

6.5.2 Algebraic Constraint模块135

6.5.3 Bitwise Logical Operator模块136

6.5.4 Combinatorial Logic(组合逻辑)模块137

6.5.5 Complex to Magnitude-Angle模块138

6.5.6 Complex to Real-Image模块139

6.5.7 Dot Product模块139

6.5.8 Gain模块140

6.5.9 Logical Operator模块141

6.5.10 Magnitude-Angle to Complex模块142

6.5.11 Math Function模块142

6.5.12 Matrix Gain模块143

6.5.13 MinMax模块144

6.5.14 Product模块145

6.5.15 Real-Image to Complex模块146

6.5.16 Relational Operator模块147

6.5.17 Rounding Function模块148

6.5.18 Sign模块148

6.5.19 Slider Gain模块149

6.5.20 Sum模块149

6.5.21 Trigonometric Function模块150

6.6 Nonlinear库151

6.6.1 Backlash模块151

6.6.2 Coulomb Viscous Friction模块152

6.6.3 Dead Zone模块153

6.6.4 Manual Switch模块154

6.6.5 Multiport Switch模块154

6.6.6 Quantizer模块155

6.6.7 Rate Limiter模块156

6.6.8 Relay模块157

6.6.9 Saturation模块158

6.6.10 Switch模块158

6.7 Function Table库159

6.7.1 Direct Look-Up Table (n-D)模块159

6.7.2 Fcn模块161

6.7.3 Look-Up Table模块162

6.7.4 Look-Up Table(2-D)模块163

6.7.5 Look-Up Table(n-D)模块164

6.7.6 MATLAB Fcn模块165

6.7.7 Polynomial模块166

6.7.8 PreLook-Up Index Search模块167

6.7.9 Interpolation(n-D)Using PreLook-Up模块168

6.7.10 S-Function模块169

6.8 Signals Systems库170

6.8.1 Bus Selector模块170

6.8.2 Configurable Subsystem模块171

6.8.3 Data Store Memory模块171

6.8.4 Data Store Read模块172

6.8.5 Data Store Write模块173

6.8.6 Data Type Conversion模块173

6.8.7 Demux模块174

6.8.8 Enable模块174

6.8.9 From模块175

6.8.10 Function-Call Generator模块176

6.8.11 Goto模块177

6.8.12 Goto Tag Visibility模块177

6.8.13 Ground模块178

6.8.14 Hit Crossing模块178

6.8.15 IC模块179

6.8.16 Inport模块179

6.8.17 Merge模块181

6.8.18 Model Info模块182

6.8.19 Mux模块182

6.8.20 Output模块183

6.8.21 Selector模块184

6.8.22 Subsystem模块184

6.8.23 Terminator模块184

6.8.24 Trigger模块184

6.8.25 Width模块185

6.8.26 Probe模块185

6.8.27 Reshape模块186

6.8.28 Matrix Concatenation模块186

第7章 子系统的创建与封装188

7.1 子系统介绍188

7.1.1 分层的建模思想188

7.1.2 用户模块库的定制189

7.1.3 条件子系统189

7.1.4 一个简单的例子189

7.2 一般子系统192

7.2.1 什么是一般子系统192

7.2.2 采用框选法创建一般子系统192

7.2.3 采用Subsystem模块方法创建子系统193

7.3 封装子系统193

7.3.1 什么是封装子系统193

7.3.2 封装子系统的创建过程193

7.3.3 参数对话框的设置193

7.4 条件子系统198

7.4.1 使能子系统198

7.4.2 触发子系统199

7.4.3 触发-使能子系统200

7.4.4 交替执行子系统200

7.4.5 条件子系统小结201

第8章 仿真模型的分析202

8.1 模型状态的确定202

8.1.1 导引202

8.1.2 确定模型状态202

8.1.3 平衡点的确定203

8.1.4 实例203

8.2 模型的线性化问题204

8.2.1 线性化的数学描述204

8.2.2 连续系统的线性化205

8.2.3 离散系统的线性化206

8.2.4 实例206

8.3 代数环问题207

8.3.1 仿真模型中的代数环207

8.3.2 非代数环的情况208

8.4 微分方程的求解算法209

8.4.1 微分方程的求解209

8.4.2 各种求解方法的比较209

8.5 积分步长与容许误差210

8.5.1 积分步长的选择210

8.5.2 容许误差的设置210

第9章 运行仿真212

9.1 启动仿真过程212

9.1.1 仿真入门212

9.1.2 用菜单方式启动仿真213

9.1.3 仿真过程的诊断213

9.2 仿真的配置214

9.2.1 求解器的设置214

9.2.2 工作空间I/O的设置216

9.2.3 诊断页的设置217

9.2.4 高级属性的设置218

9.3 优化仿真过程220

9.3.1 介绍220

9.3.2 提高仿真速度220

9.3.3 提高仿真精度221

9.4 从命令窗口中执行仿真221

9.4.1 介绍221

9.4.2 使用sim指令222

9.4.3 仿真配置指令的使用222

9.5 仿真结果的观察224

9.5.1 使用示波器224

9.5.2 使用返回变量方法225

9.5.3 使用工作空间方式225

第10章 模型的调试227

10.1 SIMULINK 4.0的调试环境227

10.1.1 启动调试器227

10.1.2 开始调试228

10.1.3 获取在线帮助229

10.2 调试过程229

10.2.1 调试步骤229

10.2.2 无条件断点的设置230

10.2.3 无条件断点的清除231

10.2.4 条件断点的设置231

10.3 仿真信息的显示232

10.3.1 模块I/O的显示232

10.3.2 代数环的显示233

10.3.3 显示系统状态233

10.4 模型信息的显示233

10.4.1 显示模型中模块的执行次序233

10.4.2 根据索引号确定模块234

10.4.3 显示模型当中的非虚拟系统234

10.4.4 显示模型当中的非虚拟模块234

10.4.5 显示零点穿越模块235

10.4.6 显示代数环235

10.4.7 显示调试器设置信息235

10.4.8 调试命令列表236

第11章 S函数的编写237

11.1 S函数概述237

11.1.1 什么是S函数237

11.1.2 什么时候使用S函数237

11.1.3 S函数的工作原理238

11.1.4 S函数的基本概念239

11.2 采用M文件编写S函数240

11.2.1 S函数模块的创建240

11.2.2 连续系统的S函数243

11.2.3 离散系统的S函数244

11.2.4 混合系统的S函数246

11.3 采用C MEX文件编写S函数248

11.3.1 概述248

11.3.2 简单C MEX文件的创建248

11.3.3 连续系统的C MEX实现250

11.3.4 离散系统的C MEX实现253

11.3.5 混合系统的C MEX实现256

第12章 控制系统的建模与仿真259

12.1 离散系统建模259

12.1.1 离散系统建模的基本概念259

12.1.2 不同采样速率的彩色显示260

12.1.3 混合系统建模261

12.2 经典控制系统的设计与仿真261

12.2.1 控制系统的时域分析方法261

12.2.2 控制系统的频域分析方法262

12.2.3 控制系统的根轨迹分析方法263

12.2.4 常用控制器的设计与仿真264

12.3 现代控制系统的设计与仿真266

12.3.1 现代控制系统的特点266

12.3.2 模型参考自适应系统267

12.3.3 实例267