目錄
第1篇 MATLAB基礎知識 3
第1章 仿真基礎 3
1 1 MATLAB語言發展史 3
1 2 MATLAB初步應用 4
1 2 1 MATLAB桌面 4
1 2 2 MATLAB工具條 4
1 2 3 MATLAB的指令窗 4
1 2 4 MATLAB的工作空間 6
習題1 7
第2章 MATLAB基本操作命令 8
2 1 變量及其賦值 8
2 1 1 標識符號 8
2 1 2 賦值 8
2 1 3 複數 9
2 1 4 MATLAB中的基本賦值矩陣 9
2 2 矩陣和數組的基本運算 11
2 2 1 矩陣和數組的四則運算 11
2 2 2 矩陣和數組的乘方和冪次函數 12
2 2 3 矩陣和數組的基本函數 13
2 3 矩陣和數組的關係、邏輯運算 13
2 3 1 關係運算 13
2 3 2 邏輯運算 14
習題2 14
第3章 MATLAB基本繪圖功能 16
3 1 二維圖形 16
3 1 1 基本二維繪圖函數 16
3 1 2 線型、點型、顏色 20
3 1 3 窗口控制(子圖繪製) 23
3 1 4 坐標軸控制命令 24
3 1 5 圖形標注 25
3 2 三維圖形 27
3 2 1 三維plot3繪圖函數 27
3 2 2 三維曲面網線繪圖 28
3 2 3 切片圖 30
習題3 31
第4章 符號運算及繪圖 32
4 1 符號運算 32
4 2 符號數學的簡易繪圖 34
4 2 1 二維符號數學簡易繪圖 34
4 2 2 三維符號數學簡易繪圖 35
習題4 36
第5章 M文件程序設計 37
5 1 M文件 37
5 1 1 M文件的建立與編輯 37
5 1 2 命令文件 38
5 1 3 函數文件 39
5 2 程序流程控制 41
5 2 1 循環控制語句 41
5 2 2 條件控制語句 44
習題5 46
第2篇 Simulink動態系統仿真技術 49
第6章 Simulink仿真基礎 49
6 1 Simulink的功能 49
6 2 Simulink啟動和退出 50
6 3 Simulink模塊庫 51
6 4 Simulink模塊的基本操作 55
習題6 56
第7章 Simulink系統建模及仿真應用 57
7 1 創建仿真模型的步驟 57
7 2 系統仿真時間參數的設置 57
7 3 Simulink仿真應用實例 58
習題7 67
第8章 Simulink子系統的創建及封裝 69
8 1 創建子系統 69
8 1 1 通過已有模塊建立子系統 69
8 1 2 通過Subsystem模塊建立子系統 70
8 2 子系統的封裝 71
8 3 子系統創建及封裝的應用實例 73
習題8 79
第3篇 MATLAB仿真應用實例
第4篇 LabVIEW基本功能及應用實例
參考文獻 182
前言/序言
MATLAB/Simulink和LabVIEW是工程界流行的仿真軟件,具有很強的分析功能。本書將幾種仿真軟件結合起來,使讀者能夠在短時間內瞭解這些軟件的主要特點和功能,感受不同軟件的特點和優勢。MATLAB/Simulink和LabVIEW已經得到了很大程度的普及,尤其在大學校園裡被廣泛應用成為本科生和研究生進行數值計算繪製圖形和數據分析的必用仿真軟件,同時也成為工程技術人員的常用軟件。
MATLAB將矩陣運算、數值分析圖形處理以及編程技術等功能有機結合在一起,為用戶提供了一個強有力的工程問題分析計算及程序設計工具。
Simulink是MATLAB的一個分支產品主要用於對動態系統進行模型化和仿真,。它充分體現了模塊化設計和系統級仿真思想使建模仿真如同搭積木一樣簡單,目前廣泛應用於控制系統、電子系統生物醫學、航空航天及金融等領域。
LabVIEW是一種圖形化編程的測試儀器仿真軟件,已經成為國內外測試技術的通用編程語言。它打破了傳統的計算機編程方式使用數據驅動方式,用圖形代碼和連線代替文本的形式編寫程序,具有良好的可視化界面。
第2版是在《MATLAB與LabVIEW仿真技術及應用實例》(聶春燕等,2008年,清華大學出版社)一書的基礎上,總結了作者多年的使用經驗,根據相關專業課程的實際需求,修訂而成。再版時刪除了各章 節 中實用性不強的內容,擴充了與工程應用關聯更加緊密的仿真實例,主要體現在新增加了符號運算及繪圖數據分析和控制系統等章 節 。第2版保持了第1版的體系特色不變,在內容層次上更加突出重點,強化理論聯繫實際,更符合本科生、研究生培養的需求,也是工程師很好的自學教材。
第3版是在《MATLAB與LabVIEW仿真技術及應用實例》(第2版)(聶春燕等,2018年,清華大學出版社)的基礎上,根據專業需求對第2版進行修訂。再版時為了便於讀者對內容的理解,對一些例題增加了更詳細的講解。另外,目前各高校越來越多地採用中文版的MATLAB和LabVIEW軟件,並且在使用過程中,由於版本升級,版本的界面發生很大變化,因此,為了滿足讀者需求,第3版將書中內容涉及的兩種軟件的界面都更新為中文版界面。第3版保留了原書的體系特色不變,例題講解更詳細,在軟件界面上更貼近最新軟件,便於讀者自學。
本書具有以下特點。
(1)內容結構合理,緊扣專業。根據專業課程的要求,以工程為背景,將專業知識和實際應用緊密結合。詳細介紹如何使用MATLAB,Simulink和LabVIEW進行建模與仿真。
(2)敘述圖文並茂,由淺人深。通過難易適宜的仿真實例,循序漸進地進行講解,層次清晰,使原本枯燥抽象的內容變得直觀形象、通俗易懂。
(3)仿真實例豐富,涵蓋面廣。本書給出大量仿真實例,內容涉及多門本科課程,如信號與系統、數字信號處理、模擬電路數字電路、濾波器設計、自動控制原理等,特別是符號運算和數值分析等內容,更加適合實際工程的需要。
通過本書的學習,讀者可快速瞭解並掌握MATLAB/Simulink和LabVIEW仿真軟件的應用,學會系統建模仿真的基本方法和技巧,從而解決學習科研和實際工程中的問題。
全書分為4篇,第1篇是MATLAB基礎知識,包括第1~5章,主要介紹MATLAB的基本操作命令、基本繪圖功能、M文件程序設計基礎以及符號運算;第2篇是Simulink動態系統仿真技術,包括第6~8章,主要講解Simulink建立系統仿真模型以及子系統封裝技術;第3篇是MATLAB仿真應用實例,包括第9~13章,主要講解MATLAB在模擬電路、數字電路、信號與系統、數字信號處理、濾波器設計以及數據分析等領域的應用仿真實例;第4篇是LabVIEW基本功能及應用實例,包括第14~15章,主要講解LabVIEW圖形化編程功能、虛擬儀器(VI)建模及在實際應用中的仿真實例。為了配合教學需要,每章 都配有練習題。
本書由長春大學電子信息工程學院聶春燕王桔、張萬里和張猛編寫。其中,第4章 、第6~8章 、第12章 、第14~15章 由聶春燕編寫;第13章 由王桔編寫;第1~3章 、第5章 由張猛、聶春燕編寫;第9~11章 由張萬里、聶春燕編寫。全書由聶春燕擔任主編並負責修改、審定。
本書在寫作過程中參考了大量文獻,在此對這些文獻的作者表示深深的感謝。感謝美國國家儀器(中國)公司提供LabVIEW軟件的版權。
為了方便教師使用和學生自學,本書配有部分習題參考答案和電子課件等教學資源。本書建議學時為32~48學時。
限於編者水平,書中難免有疏漏和不足之處,敬請讀者提出批評和建議,以便在教學和實踐中予以更正,在此不勝感激!
聶春燕
2025年3月
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