内容简介

本书以仿真软件MATLAB/Simulink为基础，主要针对电气工程和自动化等相关专业的实际应用问题，采用理论讲解与实例应用相结合的方式，系统介绍了自动控制原理、电力电子技术、电力拖动控制系统、继电保护等专业课程的相关理论知识,并通过MATLAB仿真加以验证。 本书具有实用和可操作强的特点，通过实例由浅入深地介绍MATLAB的技术与使用经验，帮助读者轻松掌握MATLAB仿真技术，解决科研与学实际应用问题。 本书适合高等院校电气工程、自动化等电类专业的本、专科生使用，也适合从事相关技术研究的科技人员使用。

目录

目录基础篇第1章MATLAB概述31.1MATLAB简介31.1.1MATLAB的发展史31.1.2MATLAB的系统结构41.1.3MATLAB的特点41.1.4MATLAB的工具箱61.1.5MATLAB的Simulink71.2MATLAB的安装与启动81.2.1MATLAB的安装81.2.2MATLAB的启动91.3MATLAB的工作环境111.3.1MATLAB的主界面111.3.2MATLAB的文本编辑窗口131.3.3MATLAB的帮助使用14习题16第2章MATLAB语言程序设计基础172.1MATLAB数据类型及其运算172.1.1变量命令规则172.1.2MATLAB预定义的变量172.1.3MATLAB的数据类型182.2MATLAB矩阵(数组)的表示192.2.1数组的概念及分类192.2.2创建一维数组变量192.2.3创建二维数组变量202.2.4矩阵、数组的算术运算23MATLAB程序设计及其应用目录2.3M文件252.3.1M文件简介252.3.2M文件的创建和打开262.3.3函数M文件262.4MATLAB的流程控制272.4.1ifelseend条件控制272.4.2switchcase控制结构282.4.3for循环和while循环292.4.4控制程序流的其他常用指令32习题34第3章MATLAB图形绘制与图形编辑363.1引导363.1.1离散数据和离散函数的可视化363.1.2连续函数的可视化373.2二维曲线和图形383.2.1二维曲线绘制的基本指令plot383.2.2坐标控制和图形标识403.2.3多次叠绘、双纵坐标和多子图453.2.4获取二维图形数据的指令ginput473.3三维曲线和曲面483.3.1三维线图指令plot3483.3.2三维曲面/网线图483.3.3曲面/网线图的精细修饰493.3.4透视、镂空和裁切523.4高维可视化543.4.1二维半图指令pcolor、contour、contourf543.4.2四维表现553.4.3动态图形573.5图形能简介61习题63第4章Simulink应用基础674.1安装Simulink软674.2Simulink的启动684.3Simulink的工作环境694.3.1Simulink库浏览器窗口694.3.2Simulink中模块简介694.3.3公共模型库704.3.4专业模型库724.4Simulink建模与仿真734.4.1向模型中添加模块734.4.2对齐和连接模块734.4.3设置模块参数744.4.4建立分支连接744.4.5组织模型754.4.6对模型进行仿真并查看结果764.4.7修改模型764.4.8定义配置参数784.4.9运行仿真794.5关于仿真和基于模型的设计804.5.1基于模型的设计概述804.5.2使用Simulink进行建模、仿真和分析814.6连续系统建模实例82习题85实训篇第5章MATLAB在自动控制原理中的仿真实现895.1控制系统数学模型的建立895.1.1控制系统的模型及转换895.1.2传递函数在MATLAB中的表示905.1.3结构图模型的简化915.2MATLAB在时域分析中的应用955.2.1时域分析曲线的绘制函数955.2.2二阶系统能指标的计算985.2.3代数稳定判据MATLAB的实现1025.3MATLAB在根轨迹中的应用1035.3.1绘制系统的零极点分布图1035.3.2绘制系统的根轨迹1035.3.3根轨迹与系统能1055.4MATLAB在系统频域分析中的应用1075.4.1Bode图的绘制1075.4.2奈氏判据109习题110第6章MATLAB在电力电子电路中的仿真实现1116.1单相半波可控整流实训1116.1.1主电路拓扑1116.1.2电路的Simulink建模1126.1.3仿真1146.2单相全桥可控整流及逆变实训1146.2.1主电路拓扑1146.2.2电路的Simulink建模1156.2.3仿真1156.3三相桥式全控整流实训1186.3.1主电路拓扑1186.3.2电路的Simulink建模1186.3.3仿真120习题122第7章MATLAB在电力拖动自动控制系统中的仿真实现1287.1直流调速系统1287.1.1直流电机的调速原理1287.1.2晶闸管开环直流调速系统的建模与仿真1297.1.3晶闸管单闭环直流调速系统仿真1357.1.4转速电流双闭环直流调速系统的建模与仿真1397.1.5直流脉宽调速系统的建模与仿真1417.2交流调速系统1437.2.1交流变频调速方法1447.2.2交流异步电动机变频调速系统仿真145习题147第8章MATLAB在电力系统中的仿真实现1488.1单侧电源辐射网络相间短路的三段式电流保护1488.1.1项目简介1488.1.2实训项目模型的搭建1498.1.3离线仿真实训结果分析1508.2单侧电源辐射网络相间短路的距离保护1568.2.1项目简介1568.2.2实训项目模型的搭建1588.2.3离线仿真试验结果分析1598.3一次调频试验1658.3.1项目简介1658.3.2实训项目模型的搭建1668.3.3离线仿真实训结果分析167习题168参考文献170

摘要与插图

MATLAB简介1.1.1 MATLAB的发展史MATLAB的产生是与数学计算紧密联系在一起的，该软件初设计是专门为解决数算问题的。1980年，美国新墨西哥州大学数学与计算机科学教授Cleve Moler为了解决线方程和特征值问题，和他的同事利用Fortran语言结合来自LINPACK和EISPACK课题关于矩阵算法的研究成果设计出来的，后来又编写了相应的接口程序，并将其命名为MATLAB。1984年，John Little、Moler 和 Steve Bangert合作成立了MathWorks公司，他们使用C语言开发代MATLAB，并将其推向市场，此时的MATLAB已经具备数值计算和数据图示化能。20世纪90年代，MATLAB已成为控制界的标准计算软件，1992年MathWorks公司推出了MATLAB4.0版本，并于年推出了微机版，使软件的应用范围逐渐扩大。1994年，推出了MATLAB4.2c版本，为图形界面设计提供了新方法。Simulink的应用起始于MATLAB4.0版本，它被放在MATLAB的核心执行文件中，从MATLAB4.2开始，Simulink则以工的形式单独出现。20世纪90年代末期，MathWorks公司推出MATLAB 5.x版本，本可以处理更多的数据结构，使MATLAB的编程更加简单方便。1999年推出了MATLAB5.3版本，进一步增强了MATLAB语言能。2000年10月底，MathWorks公司推出了MATLAB 6.0。该版本提高了MATLAB在数值算法、界面设计和外部接口等诸多方面能。2003年，MATLAB6.5采用新的JIT加速技术，为MATLAB程序提供了更快的执行速度。在MATLAB6.5版本中，Simulink升级为5.0版本，该版本创建出完整的嵌入式系统设计环境，可以在单一的环境下完成工程，同时还可以选择自动将算法及应用程序转换成C++等程序代码。2004年，MathWorks推出MATLAB7.0版本。该版本为提供了许多新的便能，本允许同时使用多个文件和图形窗口，可以根据自己的习惯和喜好来定制桌面环境，还可以设置自定义快捷键。随后的几年中，MathWorks公司不断优化和提高MATLAB的能，版本不断更新，现在几乎每年要更新两次，上半年推出a版，下半年推出b版。MATLABR2012b版，即8.0版，有了很大的变化，明显的是其桌面，在MATLAB主窗口中，工具条取代了菜单和工具栏，对帮助文档进行了重新设计，改进了浏览、搜索和筛能。命令窗口中输入函数或变量出错时，会得到更正的建议信息。MATLAB分和若干工具箱，MATLAB程序执行MATLAB语言，并提供了一个广泛的预定义函数库，拥有各种丰富的函数，即使基本版本的MATLAB语言拥有的函数也比其他的工程编程语言要丰富得多，基本的MATLAB语言已经拥有1000多个函数，而其工具箱的函数更多，由此扩展了它在许多专业领域的能力。MATLAB一方面可以方使实现数值计算、优化分析、数据处理、自动控制、信号处理等领域的数学计算；另一方面也可以快捷实现计算可视化、图形绘制、场景创建和渲染、图像处理、虚拟现实和地图制作等分析处理工作。随着版本的不断升级，它具有越来越强大的数值计算能力、更为的数据可视化能力及良好的符号计能，逐步发展成为各种学科、多种工作平台能强大的大型软件，在研究设计单位和工厂企业中成为工程师们必须掌握的一种工具，获得了广大科技人员的普遍认可。MATLAB在欧美许多高校已经成为线代数、自动控制理论、概率论及数理统计、数字信号处理、时间序列分析、动态系统仿真和金融等课程的基本教学工具，应用其编程解决问题是本科生、研究生必须掌握的基本技能，在国内这一语言也逐步成为一些大学理工科专业学生的重要选修课。目前为止，MATLAB新的版本为R2019b，本书以较为成熟的MATLAB R2017a为基础进行编写。1.1.2 MATLAB的系统结构MATLAB系统由MATLAB开发环境、MATLAB语言、MATLAB数学函数库、MATLAB图形处理系统和MATLAB应用程序接口(API)五部分组成。（1)MATLAB开发环境是一个集成的工作环境括MATLAB命令窗口、文件编辑调试器、工作空间、数组编辑器和在线帮助文档等。（2)MATLAB语言具有程序流程控制、函数、数据结构、输入输出和面向对象的编程特点，是基于矩阵/数组的语言。（3)MATLAB数学函数含了大量的计算算法括基本函数、矩阵运算和复杂算法等。(4)MATLAB图形处理系统能够将二维和三维数组的数据用图形表示出来，并可以实现图像处理、动画显示和表达式作图能。(5)MATLAB应用程序接口使MATLAB语言能与C或Fortran等其他编程语言进行交互。1.1.3 MATLAB的特点1.简单易学MATLAB允许用户以数学形式的语言编写程序，用户在命令窗口中输入命令即可直……