MATLAB/Simulink基础篇

第1章MATLAB语言概述

1.1MATLAB语言的发展

1.2MATLAB语言的特点

1.3MATLAB语言的环境

1.3.1MATLAB语言的安装

1.3.2MATLAB语言的界面简介

1.4MATLAB帮助系统

1.4.1help查询帮助函数

1.4.2lookfor查询帮助函数

1.4.3联机帮助系统

1.5MATLAB数据类型

1.5.1常量和变量

1.5.2整数和浮点数

1.5.3复数

1.6MATLAB运算符

1.6.1算术运算符

1.6.2关系运算符

1.6.3逻辑运算符

1.6.4优先级

习题

第2章MATLAB矩阵及其运算

2.1矩阵的创建

2.1.1直接输入矩阵

2.1.2冒号生成矩阵

2.1.3利用函数生成矩阵

2.1.4利用文本文件生成矩阵

2.1.5利用M文件生成矩阵

2.1.6特殊矩阵的生成

2.2矩阵的修改

2.2.1矩阵部分替换

2.2.2矩阵部分删除

2.2.3矩阵部分扩展

2.2.4矩阵结构变换

2.3矩阵的基本运算

2.3.1矩阵的加减运算

2.3.2矩阵的乘法运算

2.3.3矩阵的除法运算

2.3.4矩阵的乘方运算

2.3.5矩阵的点运算

2.4矩阵的分析

2.4.1方阵的行列式

2.4.2矩阵的秩和迹

2.4.3矩阵的逆...

徐国保，博士，副教授，副系主任，毕业于北京科技大学，获得博士学位，就职于广东海洋大学，在University of Western Ontario 公派访问学者一年。主持和参与了国家自然基金和广东省自然基金等13项科研项目；发表论文20余篇，其中SCI 收录3 篇，EI 收录9篇；主编教材1部；获得学校讲课比赛一等奖，教学成果奖二等奖等16项奖励。长期从事MATLAB语言及应用课程的教学和研究。 2100433B

本书全面简洁地介绍MATLAB/Simulink的基础知识。全书以当今流行的MATLAB R2018a和Simulink 9.1为平台，结合高等学校教师的丰富教学经验和科学研究，详细介绍MATLAB/Simulink的开发环境、程序设计和系统仿真。本书的特色是注重MATLAB/Simulink的基础，兼顾数学应用；内容编排合理科学，由浅入深，循序渐进；内容翔实，例题新颖，例题丰富，便于高校不同专业的本科生学习和掌握MATLAB/Simulink。

全书分三篇，共29章。第一篇基础篇，介绍Matlab仿真基础知识及部分工具箱，包括1～7章：第1章概述Matlab应用领域及编程基础；第2章介绍Matlab界面编程基础及Matlab二维图形和三维图形功能；第3章讲解Matlab图形句柄的相关函数，并给出相关实例；第4章介绍GUI工具箱及其应用实例；第5章系统介绍Simulink仿真的通用模块、建模方法及扩展模块；第6章介绍Stateflow工具箱及其应用实例；第7章介绍其他相关工具箱与软件，涉及Simulink 3D模块及其报告生成器工具箱，并给出实例。第二篇应用篇，是本书的重点，包括8～25章共18章，以典型的实际应用为背景，把经典建模方法及现代建模仿真方法与实际应用相结合，从分析建模到结果分析给出了详细步骤，并给出上机实习，包括电力系统、动力系统、石化系统、冶金系统、制冷系统、汽车系统、能源系统、交通系统、管理系统、安全系统、机械系统、环保系统、风电系统、化工系统、物流系统、金融系统和经济系统等领域的典型案例。第三篇提高篇，包括26～29章：第26章介绍一般函数编写和工具箱编写，并给出应用实例；第27章介绍常用函数及其相关实例；第28章介绍实时仿真环境及实例；第29章详细介绍了一般函数错误信息、调试错误信息及Simulink仿真错误信息。本书可作为在校高年级本科生和研究生的学习用书，也可以作为广大科研人员、教授学者、工程技术人员的参考用书。

第1章 概述 1

1.1 电力系统常用仿真软件简介 1

1.2 MATLAB/SIMULINK概述 2

1.2.1 MATLAB/SIMULINK发展简史 2

1.2.2 MATLAB/SIMULINK产品分类 5

1.2.3 MATLAB/SIMULINK的特点 7

1.3 简单电路演示 9

习题 15

第2章 MATLAB编程基础 16

2.1 MATLAB的工作环境 16

2.1.1 MATLAB程序主界面 16

2.1.2 文本编辑窗口 20

2.2 MATLAB语言的基本元素 21

2.2.1 变量 21

2.2.2 赋值语句 21

2.2.3 矩阵及其元素的表示 23

2.3 矩阵的MATLAB运算 27

2.3.1 矩阵的代数运算 27

2.3.2 矩阵的关系运算 30

2.3.3 矩阵的逻辑运算 31

2.4 MATLAB的程序流程控制 32

2.4.1 循环控制结构 32

2.4.2 条件转移结构 33

2.5 M文件的编写 34

2.5.1 命令文件 34

2.5.2 函数文件 37

2.6 MATLAB的图形绘制 39

2.6.1 二维图形的绘制 40

2.6.2 三维图形的绘制 47

2.6.3 图形对象属性设置 50

2.7 MATLAB编程仿真与应用 52

2.7.1 简单电路仿真中的应用 52

2.7.2 电力信号分析处理中的应用 55

习题 56

第3章 SIMULINK应用基础 59

3.1 SIMULINK仿真环境 59

3.1.1 SIMULINK模块库浏览器 59

3.1.2 SIMULINK仿真平台 60

3.2 SIMULINK的基本操作 62

3.2.1 模块及信号线的基本操作 62

3.2.2 系统模型的基本操作 64

3.2.3 子系统的建立与封装 64

3.3 SIMULINK系统建模 70

3.4 SIMULINK运行仿真 74

3.4.1 运行仿真过程 74

3.4.2 仿真参数的设置 75

3.4.3 示波器的使用 77

3.5 SIMULINK模块库 80

3.5.1 标准SIMULINK模块库 80

3.5.2 电力系统模块库 81

3.6 SIMULINK系统仿真应用 83

3.6.1 一般控制系统中的仿真应用 83

3.6.2 简单电路系统中的仿真应用 86

习题 90

第4章 电力系统主要元件等效模型 92

4.1 同步发电机模型 92

4.1.1 同步发电机等效电路 92

4.1.2 简化同步电机模块 93

4.1.3 同步电机模块 97

4.2 电力变压器模型 106

4.2.1 三相变压器等效电路 106

4.2.2 双绕组三相变压器模块 107

4.2.3 互感线圈 115

4.2.4 其它 116

4.3 输电线路模型 116

4.3.1 输电线路等效电路 117

4.3.2 RLC串联支路模块 117

4.3.3 PI型等效电路模块 118

4.3.4 分布参数线路模块 119

4.4 负荷模型 125

4.4.1 静态负荷模块 125

4.4.2 三相动态负荷模块 126

4.4.3 异步电动机模块 126

4.4.4 直流电机模块 133

习题 136

第5章 电力电子电路仿真分析 138

5.1 电力电子开关模块 138

5.1.1 二极管模块 139

5.1.2 晶闸管模块 141

5.1.3 可关断晶闸管模块 145

5.1.4 电力场效应晶体管模块 148

5.1.5 绝缘栅极双极性晶体管模块 152

5.1.6 理想开关模块 156

5.2 桥式电路模块 160

5.2.1 三电平桥式电路模块 160

5.2.2 通用桥式电路模块 163

5.3 驱动电路模块 168

5.3.1 同步6脉冲发生器 168

5.3.2 同步12脉冲发生器 172

5.3.3 PWM脉冲发生器 178

习题 184

第6章 电力系统稳态与暂态仿真 187

6.1 Powergui模块 187

6.1.1 主窗口功能简介 187

6.1.2 稳态电压电流分析窗口 189

6.1.3 初始状态设置窗口 190

6.1.4 潮流计算和电机初始化窗口 191

6.1.5 LTI视窗 192

6.1.6 阻抗依频特性测量窗口 193

6.1.7 FFT分析窗口 194

6.1.8 报表生成窗口 196

6.1.9 磁滞特性设计工具窗口 196

6.1.10 计算RLC线路参数窗口 198

6.2 电力系统稳态仿真 199

6.2.1 连续系统仿真 199

6.2.2 离散系统仿真 204

6.2.3 相量法仿真 208

6.3 电力系统电磁暂态仿真 209

6.3.1 断路器模块 209

6.3.2 暂态仿真分析 214

6.4 电力系统机电暂态仿真 219

6.4.1 输电系统的描述 220

6.4.2 单相故障 222

6.4.3 三相故障 223

习题 223

第7章 高压电力系统的电力装置仿真 227

7.1 输电线路串联电容补偿装置仿真 227

7.1.1 系统描述 227

7.1.2 初始状态设置和稳态分析 230

7.1.3 暂态分析 231

7.1.4 频率分析 234

7.1.5 母线B2故障时的暂态分析 236

7.2 基于晶闸管的静止无功补偿装置仿真 238

7.2.1 系统描述 239

7.2.2 SVC的稳态和动态特性 241

7.2.3 TSC1换相失败的仿真 243

7.3 基于GTO的静止同步补偿装置仿真 244

7.3.1 系统描述 244

7.3.2 STATCOM的稳态和动态特性 247

7.4 基于晶闸管的HVDC系统仿真 249

7.4.1 系统描述 249

7.4.2 直流和交流系统的频率响应 252

7.4.3 系统启/停的稳态和阶跃响应 253

7.4.4 直流线路故障 254

7.4.5 逆变器交流侧a相接地故障 255

7.5 基于VSC的HVDC系统仿真 256

7.5.1 系统描述 256

7.5.2 动态特性仿真 260

第8章 定制模块 263

8.1 定制非线性模块 263

8.1.1 非线性电感模块 263

8.1.2 定制非线性电阻元件 271

8.1.3 定制模块库 274

8.2 S函数的编写及应用 275

8.2.1 S函数模块 275

8.2.2 S函数的编写 276

附录A SIMULINK仿真平台菜单栏 285

附录B SIMULINK仿真平台工具栏 288

附录C SIMULINK模块库 290

附录D SimPowerSystems模块库 300

参考文献 311 2100433B