基于MATLAB/Simulink的系统仿真技术与应用

《基于MATLAB/Simulink的来自系统仿真技术与应用(第2版)》，2012-7-19出版的一本图书，作者薛定宇

• 书名 基于MATLAB/Simulink的系统仿真技术与应用(第2版)
• 作者 薛定宇
• 出版时间 2012年7月19日
• 定价 42 元
• 装帧 平装

图书介绍

　许　本书首先介绍了MATLAB语言程序设计的基本内容，在此基础上系统地介绍了系统仿真所必要的数值计算方法及MATLAB 实现，并以Simulink 为主要工具介绍了系统仿真方法与技巧，包括连续系统、离散系统、随机输入系统和复数系统的仿真，由浅入深地介绍了模块封装技术、复杂模型的线性化、多船乘拳领域物理建模思想及工程系统仿真、非工程系统建模与仿真、Stateflow有来自限状态机及离散事件系统建模与仿真等中高级使用方法，最后还介绍了半实物仿真技术与实时控制技360百科术。

图书前言

　　研据木负这满判子曰:"工欲善其事，必先利其器"(《论语·卫灵公篇》)。如果有一种十分有效的工具能容易地解决在系统仿真领域的教学与研究中际基找两遇到的问题，它可以将使用者从繁琐、无谓的底层编程中解放出来，把有限的宝贵时间更多地花在解决科学问题中，这样无疑会提高工作效率。本书介绍的MATLAB°R /Simulink°R 语言正联约体脚赵好树是这样的一种工具。在系统仿真、自动控制等领域，假海示酸国外很多高校在教学误而星跟无名与研究中都将MATLAB/Simulink 语言作为首选的计算机工具。我国的晚科学工作者和教育工作者也逐学了系丝论渐认识到MATLAB语言的重要性，对MATLAB语言在理工科教学与科研中的地位也达姜妹糊糠成了回述贵继只吗思假映的叶共识。

　　MATLA纪湖得间过终变今龙治鱼B 语签市寒言虽然是计算数学训超走欢与位造专家倡导并开发的，但其普及和发展离不开自动控制领域学者的贡献。甚至阿可以说，MATLAB语言是自动苏采反刻控制领域学者和工程技术人员捧红的，因为在MATLAB 语言的发展进程中，许多有代表性的成就息半贵光设厂为已季和控制界的要求与贡献是分不开的。迄今为止，大多数工具箱也都是控制方面雄茅蒸的。MATLAB具有强大的数学运杠阀旋算能力乎纹艰盛、方便实用的绘图功能及语言的高度集成性，它在其他科学与工程领域的应用也越来越广，并且有着更广阔的应用前景和岁陈续方县区着策无穷无尽的潜能。

图书目录

　　促映等照弦持第1章系统仿真技术与应用1

　　1.1 系统仿真技术概述. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

　　1.2 仿弱合极生刑引冷红游真软件的发展概况. . . . . . . . . . . . . . . . . . 菜. . . . . . . . . . . . . 1

　　1.2.1 早室盟云度石含坐期数学软件包的发展概况. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

来自　　1.2.2 仿真软件的发展概况. . . . . . . . . . . . . . . 培. . . . . . . . . 乙序. . . . . . 4

　　1.3 政商MATLAB语言简介360百科. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

　南报宜啊干问息　1.3.1 MATLAB语言发展简史. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

　　1.3.2 MATLAB语言的特色. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

　　1.3.3 MATL八宣路所AB版本选择乎符和建议. . . . . 差告额十. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

　　1.4 本书的结除婷由变接件木聚构和代码. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

　　1.4.1 本书的结构. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

　　1.4.2 代码下载和网上资源. . . . . . . . . . . . . . 载条. . . . . . . . . . . . . . . . . 9

　　1.4.3 书中英参轻片军列文字体说明. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 稳亲陆. . . . . . . . . 10

　　1.5 习题. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 倒. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

　　第2章MATLAB语言程序设计基础11

　　2.1 MATLAB语言的基本使用环境. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

　　2.1.势空洲明散似散袁农选犯1 MATLAB语言环境操作班将财确子止程约界面. . . . . . . 害创得制要严重看尔. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

　　2.1.2 MATLAB的联机帮助与电子版手册. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

　　2.2 MATLAB语言的数据结构. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

　　2.2.1 常量与变量. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

　　2.2.2 赋值语句. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

　　2.2.3 矩阵的MATLAB表示. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

　　2.2.4 多维数组的定义. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

　　2.3 MATLAB下矩阵的运算. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

　　2.3.1 矩阵的代数运算. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

　　2.3.2 矩阵的逻辑运算. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

　　2.3.3 矩阵的比较关系. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

　　2.3.4 矩阵元素的数据变换. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

　　2.4 流程控制结构. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

　　2.4.1 循环语句结构. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

　　2.4.2 条件转移语句结构. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

　　2.4.3 开关语句结构. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

　　2.4.4 试探式语句结构. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

　　2.5 MATLAB函数编写与技巧. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

　　2.5.1 MATLAB语言的函数的基本结构. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

　　2.5.2 可变输入、输出个数的处理. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

　　2.5.3 MATLAB函数的跟踪调试. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

　　2.5.4 伪代码与代码保密处理. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

　　2.6 MATLAB语言下图形的绘制与技巧. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

　　2.6.1 基本二维图形绘制语句. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

　　2.6.2 带有其他选项的绘图函数. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

　　2.6.3 二维曲线的标注方法. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

　　2.6.4 在MATLAB图形上添加文字标注. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32

　　2.6.5 特殊图形绘制函数及举例. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32

　　2.6.6 隐函数的曲线绘制. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

　　2.7 三维图形的绘制方法. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34

　　2.7.1 三维曲线的绘制方法. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34

　　2.7.2 三维曲面的绘制方法. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35

　　2.7.3 局部图形的剪切处理. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37

　　2.8 MATLAB图形用户界面设计技术. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38

　　2.8.1 图形界面设计工具Guide . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39

　　2.8.2 句柄图形学及句柄对象属性. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40

　　2.8.3 菜单系统设计. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44

　　2.8.4 界面设计举例与技巧. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44

　　2.8.5 工具栏设计. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49

　　2.9 提高MATLAB程序执行效率的技巧. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51

　　2.9.1 测定程序执行时间和时间分配. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51

　　2.9.2 加快MATLAB程序执行速度的建议. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51

　　2.9.3 Mex程序设计技术. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53

　　2.10 习题. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58

　　第3章MATLAB语言在现代科学运算中的应用61

　　3.1 解析解与数值解. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61

　　3.2 数值线性代数问题及求解. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63

　　3.2.1 特殊矩阵的MATLAB输入. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63

　　3.2.2 矩阵基本分析与运算. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65

　　3.2.3 矩阵逆与广义逆运算. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69

　　3.2.4 矩阵的相似变换与分解. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70

　　3.2.5 矩阵的特征值与特征向量. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74

　　3.2.6 代数方程求解. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75

　　3.2.7 矩阵的非线性运算. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79

　　3.3 微积分问题的MATLAB求解. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81

　　3.3.1 微积分问题的解析解运算. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81

　　3.3.2 数值差分与微分运算. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82

　　3.3.3 数值积分运算. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84

　　3.3.4 多重定积分的数值求解. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85

　　3.4 常微分方程的数值解法. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86

　　3.4.1 常微分方程的数值解法. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86

　　3.4.2 MATLAB下的常微分方程求解函数. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87

　　3.4.3 微分方程组的变换和技巧. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94

　　3.4.4 微分方程数值解正确性的验证. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96

　　3.4.5 微分代数方程的数值解法. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96

　　3.4.6 线性随机微分方程的数值解法. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98

　　3.4.7 常微分方程的解析求解方法. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101

　　3.5 非线性方程与最优化问题求解. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101

　　3.5.1 非线性方程组求解. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102

　　3.5.2 无约束最优化问题求解. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105

　　3.5.3 线性规划问题. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106

　　3.5.4 二次型规划问题. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107

　　3.5.5 一般非线性规划问题求解. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107

　　3.5.6 最优化问题的全局搜索解法. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108

　　3.6 动态规划及其在路径规划中的应用. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109

　　3.6.1 图的矩阵表示方法. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109

　　3.6.2 有向图的路径寻优. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109

　　3.6.3 无向图的路径最优搜索. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112

　　3.7 数据插值与统计分析. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112

　　3.7.1 一维数据的插值拟合. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112

　　3.7.2 二维数据的插值拟合. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113

　　3.7.3 最小二乘曲线拟合技术. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116

　　3.7.4 数据简单排序. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117

　　3.7.5 快速Fourier 变换. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117

　　3.7.6 数据分析与统计处理. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118

　　3.8 习题. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122

　　第4章Simulink 下数学模型的建立与仿真129

　　4.1 Simulink 模块库简介. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129

　　4.1.1 信号源模块组. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131

　　4.1.2 连续模块组. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132

　　4.1.3 离散模块组. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133

　　4.1.4 查表模块组. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134

　　4.1.5 用户自定义函数模块组. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135

　　4.1.6 数学运算模块组. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135

　　4.1.7 非线性模块组. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136

　　4.1.8 输出池模块组. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137

　　4.1.9 信号与系统模块组. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137

　　4.1.10 子系统模块组. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138

　　4.1.11 常用模块组. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139

　　4.1.12 其他工具箱与模块集. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139

　　4.2 Simulink 模型的建立. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141

　　4.2.1 模型窗口建立. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141

　　4.2.2 模块的连接与简单处理. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141

　　4.2.3 模块的参数修改. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144

　　4.3 模型的处理与仿真分析. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146

　　4.3.1 模型建立及建模技巧. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146

　　4.3.2 仿真模型的模块浏览. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146

　　4.3.3 Simulink 模块的联机帮助系统. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147

　　4.3.4 Simulink 模型的输出与打印. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148

　　4.3.5 仿真环境的设置与启动. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149

　　4.3.6 Simulink 模型的测试与调试工具. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152

　　4.4 Simulink 模型举例. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153

　　4.5 线性系统建模、仿真与分析. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159

　　4.5.1 线性系统模型的输入. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159

　　4.5.2 基于Simulink 的线性系统分析界面. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161

　　4.6 非线性随机系统的仿真方法. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163

　　4.6.1 Simulink 下的随机信号仿真方法. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163

　　4.6.2 仿真结果的统计分析. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 164

　　4.7 习题. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167

　　第5章Simulink 常用模块介绍与应用技巧171

　　5.1 常用模块应用技巧. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171

　　5.1.1 向量化模块举例. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171

　　5.1.2 Simulink 模型的信号标识. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 174

　　5.1.3 线性多变量系统建模与仿真. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 175

　　5.1.4 Simulink 的代数环及消除方法. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177

　　5.1.5 Simulink 的过零点检测与仿真. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 180

　　5.2 非线性环节与查表环节构建. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182

　　5.2.1 单值非线性模块. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182

　　5.2.2 多值非线性记忆模块. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 184

　　5.2.3 多维查表模块. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 187

　　5.2.4 静态非线性模块的代码实现. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 188

　　5.3 微分方程的Simulink 框图求解. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 189

　　5.3.1 一般微分方程的Simulink 建模. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 189

　　5.3.2 微分代数方程的Simulink 建模与求解. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 190

　　5.3.3 延迟微分方程的Simulink 求解. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 192

　　5.3.4 切换微分方程的Simulink 求解. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 194

　　5.3.5 分数阶微分方程的Simulink 求解. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195

　　5.4 输出模块库. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 196

　　5.4.1 一般输出模块库. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 198

　　5.4.2 模型参数显示与模型浏览器. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202

　　5.4.3 输出信号的表盘与量计显示. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 203

　　5.4.4 输出的数字信号处理. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 205

　　5.5 MATLAB/Simulink 仿真结果的三维动画显示. . . . . . . . . . . . . . . . . 207

　　5.5.1 虚拟现实基础. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 208

　　5.5.2 VRealm 程序的配置与虚拟现实场景建模. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 209

　　5.5.3 在MATLAB下浏览虚拟现实场景. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 211

　　5.5.4 Simulink 下的三维动画场景驱动. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 211

　　5.6 子系统与模块封装技术. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 213

　　5.6.1 子系统的处理. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 214

　　5.6.2 条件执行子系统. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 214

　　5.6.3 模块封装技术. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 217

　　5.6.4 组建自己的模块库. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 223

　　5.6.5 子系统应用举例―― F14 战斗机仿真. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 224

　　5.7 习题. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 227

　　第6章Simulink 仿真的高级技术231

　　6.1 Simulink 模型的语句修改. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 231

　　6.1.1 Simulink 模型与文件的处理. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 231

　　6.1.2 Simulink 模型与模型文件. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 232

　　6.1.3 用语句绘制方框图. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 233

　　6.2 系统仿真与线性化. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 238

　　6.2.1 仿真过程的命令化. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 238

　　6.2.2 非线性模型的线性化. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 239

　　6.2.3 纯时间延迟环节的Pad′e 近似. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 242

　　6.3 S-函数的编写及应用. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 245

　　6.3.1 用MATLAB语句编写S-函数. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 245

　　6.3.2 S-函数设计与应用举例―― 自抗扰控制器仿真. . . . . . . . . . . . . . . . . 248

　　6.3.3 二级S-函数. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 254

　　6.3.4 用C语句编写S-函数. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 257

　　6.3.5 S-函数模块的封装. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 261

　　6.4 仿真优化举例―― 控制系统最优控制器设计. . . . . . . . . . . . . . . . . . 261

　　6.4.1 伺服控制的最优性能指标选择. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 262

　　6.4.2 目标函数编写及最优控制器设计. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 263

　　6.4.3 全局最优化方法. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 266

　　6.5 习题. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 267

　　第7章工程系统建模与仿真271

　　7.1 物理系统建模仿真模块集Simscape 简介. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 271

　　7.1.1 传统框图建模方法的局限性. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 271

　　7.1.2 Simscape 简介. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 273

　　7.1.3 Simscape 基础模块库简介. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 273

　　7.1.4 两类信号及其相互转换. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 276

　　7.1.5 Simscape 模块定义语言入门. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 278

　　7.1.6 复杂电路网络建模与仿真. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 279

　　7.2 电气系统模块集简介. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 280

　　7.3 电子线路及其仿真. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 286

　　7.3.1 SimElectronics 模块集简介. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 286

　　7.3.2 模拟电子线路仿真举例. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 288

　　7.3.3 数字电子线路仿真举例. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 291

　　7.3.4 电力电子系统仿真. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 294

　　7.3.5 将Spice 模块嵌入Simulink 仿真模型. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 295

　　7.4 电机拖动系统仿真. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 297

　　7.4.1 直流电机拖动系统仿真. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 297

　　7.4.2 交流电机拖动仿真. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 301

　　7.5 机械系统建模与仿真. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 305

　　7.5.1 简单力学系统的仿真. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 305

　　7.5.2 SimMechanics 简介. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 307

　　7.5.3 机构系统仿真举例. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 310

　　7.5.4 Simulink 与其他CAD软件的接口. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 315

　　7.6 习题. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 317

　　第8章非工程系统的建模与仿真319

　　8.1 药物动力学系统建模与仿真. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 319

　　8.1.1 药物动力学系统简介. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 319

　　8.1.2 药物动力学系统的舱室模型. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 320

　　8.1.3 基于生理的药物动力学建模及Simulink 仿真. . . . . . . . . . . . . . . . . . 322

　　8.1.4 药效学建模. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 328

　　8.1.5 麻醉过程的非线性广义预测控制. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 329

　　8.2 影像与图像处理系统. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 330

　　8.2.1 图像与影像读取. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 330

　　8.2.2 图像与影像的显示与输出. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 331

　　8.2.3 图像处理基本模块介绍. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 333

　　8.2.4 图像与影像的处理入门. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 336

　　8.2.5 图像影像的实时处理. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 341

　　8.3 有限状态机仿真及Stateflow应用. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 342

　　8.3.1 有限状态机简介. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 343

　　8.3.2 Stateflow应用基础. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 343

　　8.3.3 Stateflow的常用命令. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 347

　　8.3.4 Stateflow应用举例. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 347

　　8.3.5 用Stateflow描述流程. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 358

　　8.4 基于SimEvents 的离散事件系统仿真方法. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 359

　　8.4.1 离散事件动态系统基本概念. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 359

　　8.4.2 SimEvents 模块集简介. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 359

　　8.4.3 排队服务模型建模与仿真. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 362

　　8.5 习题. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 366

　　第9章半实物仿真与实时控制367

　　9.1 Simulink 仿真的实时工具RTW . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 367

　　9.1.1 半实物仿真简介. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 367

　　9.1.2 独立程序的自动生成. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 369

　　9.1.3 实时仿真与目标计算机仿真. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 370

　　9.1.4 基于xPC Target 的半实物仿真方法. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 374

　　9.2 dSPACE简介与常用模块. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 378

　　9.2.1 dSPACE简介. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 378

　　9.2.2 dSPACE模块组. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 378

　　9.3 Quanser 简介与常用模块. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 380

　　9.3.1 Quanser 简介. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 380

　　9.3.2 Quanser 常用模块介绍. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 380

　　9.3.3 Quanser 旋转运动控制系列实验受控对象简介. . . . . . . . . . . . . . . . . 381

　　9.4 半实物仿真与实时控制实例. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 382

　　9.4.1 受控对象的数学描述与仿真研究. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 382

　　9.4.2 Quanser 实时控制实验. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 384

　　9.4.3 dSPACE实时控制实验. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 385

　　9.5 基于NIAT的低成本半实物仿真简介. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 387

　　9.5.1 NIAT模块集常用模块简介. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 388

　　9.5.2 Pendubot 系统的数学模型、控制与仿真. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 388

　　9.5.3 Pendubot 控制系统的半实物仿真实验. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 392

　　9.6 习题. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 393

　　参考文献395

　　附录A MATLAB函数索引399

　　附录B 关键词索引405