計算機仿真技術與CAD--基於MATLAB的電氣工程

第1章 MATLAB語言簡介（1）
1.1MATLAB的功能特點（1）
1.2MATLAB的操作界面（3）
1.3MATLAB的工作窗口（4）
1.4MATLAB的文件管理（4）
1.5MATLAB的幫助系統（6）
小結（8）
思考題（8）

第2章 MATLAB基本操作（9）
2.1MATLAB的語言結構（9）
2.2MATLAB的窗口命令（10）
2.2.1窗口命令的執行及回調（10）
2.2.2窗口變量的處理（11）
2.2.3窗口命令的屬性（12）
2.2.4數值結果顯示格式（13）
2.2.5基本輸入輸出函數（13）
2.2.6外部程序調用（14）
2.3MATLAB的數值運算（15）
2.3.1矩陣運算（15）
2.3.2向量運算（20）
2.3.3關系和邏輯運算（22）
2.3.4多項式運算（23）2.4MATLAB的符號運算（25）
2.4.1符號表達式的生成（26）
2.4.2符號表達式的基本運算（27）
2.4.3符號表達式的微積分（29）
2.4.4符號表達式的積分變換（32）
2.4.5符號表達式的求解（33）
小結（35）
習題（35）

第3章 MATLAB程序設計（37）
3.1MATLAB的M文件（37）
3.1.1文本文件（37）
3.1.2函數文件（38）
3.2MATLAB的程序結構（39）
3.2.1循環語句（39）
3.2.2控制語句（40）
3.2.3轉移語句（41）
小結（43）
習題（43）

第4章 MATLAB圖形處理（44）
4.1二維圖形（44）
4.1.1二維圖形的繪制（44）
4.1.2二維圖形的修飾（46）
4.1.3二維特殊圖形（47）
4.1.4二維函數圖形（48）
4.2三維圖形（49）
4.2.1三維圖形的繪制（50）
4.2.2三維圖形的修飾（51）
4.2.3三維特殊圖形（54）
4.2.4三維函數圖形（54）
4.3四維圖形（55）
4.4圖像與動畫（56）
4.4.1圖像處理（56）
4.4.2聲音處理（58）
4.4.3動畫處理（59）
小結（60）
習題（60）

第5章 MATLAB高級操作（61）
5.1MATLAB的矩陣處理（61）
5.1.1矩陣行列式（61）
5.1.2矩陣的特殊值（61）
5.1.3矩陣的三角分解（62）
5.1.4矩陣的奇異值分解（63）
5.1.5矩陣的范數（64）
5.1.6矩陣的特征值與特征向量（64）
5.1.7矩陣的特征多項式、特征方程和特征根（65）
5.2MATLAB的數據處理（65）
5.2.1數據插值（66）
5.2.2曲線擬合（67）
5.2.3數據分析（68）
5.3MATLAB的方程求解（70）
5.3.1代數方程求解（70）
5.3.2微分方程求解（72）
5.4MATLAB的函數運算（73）
5.4.1函數極值（73）
5.4.2函數積分（74）
5.5MATLAB的文件I／O（75）
5.5.1處理二進制文件（76）
5.5.2處理文本文件（78）
5.6MATLAB的圖形界面（80）
5.6.1啟動GUIBuilder（80）
5.6.2對象設計編輯器（81）
5.7MATLAB編譯器（81）
5.7.1創建MEX文件（82）
5.7.2創建EXE文件（84）
小結（85）
習題（85）

第6章 Simulink動態仿真集成環境（87）
6.1Simulink簡介（87）
6.1.1Simulink的啟動（87）
6.1.2Simulink庫瀏覽窗口的功能菜單（87）
6.1.3仿真模塊集（88）
6.2模型的構造（106）
6.2.1模型編輯窗口（106）
6.2.2對象的選定（108）
6.2.3模塊的操作（108）
6.2.4模塊間的連接線（109）
6.2.5模型的保存（110）
6.2.6模塊名字的處理（111）
6.2.7模塊內部參數的修改（111）
6.2.8模塊的標量擴展（112）
6.3連續系統的數字仿真（112）
6.3.1利用Simulink菜單命令進行仿真（113）
6.3.2利用MATLAB指令操作方式進行仿真（122）
6.3.3模塊參數的動態交換（124）
6.3.4Simulink調試器（126）
6.4離散系統的數字仿真（127）
6.5仿真系統的線性化模型（129）
6.6創建子系統（131）
6.7封裝編輯器（133）
6.7.1參數（Parameters）頁面（134）
6.7.2圖標（Icon）頁面（135）
6.7.3初始化（Initialization）頁面（137）
6.7.4描述（Documentation）頁面（137）
6.7.5功能按鈕（137）
6.8條件子系統（139）
小結（144）
習題（144）

第7章 MATLAB在電力電子變流中的
應用（146）
7.1電力電子器件模型（146）
7.1.1二極管（146）
7.1.2晶閘管（147）
7.1.3門極可關斷晶閘管（148）
7.1.4絕緣柵門雙極晶體三極管（149）
7.2整流電路（150）
7.2.1單相半波可控整流電路（150）
7.2.2三相橋式全控整流電路（152）
7.3逆變電路（155）
7.3.1單相全橋逆變電路（155）
7.3.2三相電壓型橋式逆變電路（156）
7.4直流—直流變流電路（158）
7.4.1降壓式（Buck）斬波器（159）
7.4.2升降壓式（Buck—Boost）斬波器（160）
7.5交流—交流變流電路（161）
7.5.1單相交流調壓電路（161）
7.5.2三相交流調壓電路（163）
小結（165）
習題（165）

第8章 MATLAB在直流調速系統中的應用（166）
8.1開環直流調速系統仿真（166）
8.1.1晶閘管直流開環調速系統模型（166）
8.1.2晶閘管直流開環調速系統參數設置（167）
8.1.3晶閘管直流開環調速系統仿真和系統分析（169）
8.2轉速閉環控制的直流調速系統仿真（170）
8.2.1ASR采用比例調節器（170）
8.2.2ASR采用比例—積分調節器（172）
8.2.3帶電流截止負反饋的轉速閉環調速系統（173）
8.3轉速電流雙閉環直流調速系統仿真（174）
8.3.1雙閉環直流調速系統仿真模型（174）
8.3.2雙閉環直流調速系統仿真結果及分析（176）
8.4可逆直流調速系統仿真（177）
8.4.1直流PWM可逆調速系統（177）
8.4.2α=β配合控制的直流V—M系統仿真（181）
8.4.3邏輯無環流直流V—M系統仿真（185）
小結（187）
習題（188）

第9章 MATLAB在交流調速系統中的應用（189）
9.1轉速閉環控制的交流異步電動機變壓
調速系統（189）
9.1.1基本原理（189）
9.1.2系統仿真模型與參數設置（189）
9.1.3仿真結果分析（192）
9.2轉速開環的交流異步電動機恆壓頻比控制調速系統（193）
9.2.1基本原理（193）
9.2.2系統仿真模型與參數設置（194）
9.2.3仿真結果分析（196）
9.3轉速閉環轉差頻率控制的變壓變頻調速系統（196）
9.3.1基本原理（196）
9.3.2系統仿真模型與參數設置（197）
9.3.3仿真結果分析（198）
9.4轉速閉環、磁鏈開環控制的異步電動機
矢量控制調速系統（199）
9.4.1基本原理（199）
9.4.2系統仿真模型與參數設置（199）
9.4.3仿真結果分析（204）
9.5異步電動機直接轉矩控制調速系統（205）
9.5.1基本原理（205）
9.5.2系統仿真模型與參數設置（206）
9.5.3仿真結果分析（210）
9.6轉速閉環、磁鏈閉環控制的異步電動機矢量控制調速系統（211）
9.6.1基本原理（211）
9.6.2系統仿真模型與參數設置（212）
9.6.3仿真結果分析（215）
小結（215）
習題（216）

第10章 MATLAB在電力系統中的應用（217）
10.1電力系統潮流計算（217）
10.1.1簡單電力系統潮流計算仿真模型構建（217）
10.1.2模型參數的設置（217）
10.1.3仿真分析結果（220）
10.2電力系統故障分析（220）
10.2.1無窮大功率電源供電系統三相短路仿真實例（220）
10.2.2同步發電機突然短路的暫態過程仿真實例（222）
10.2.3小電流接地系統單相故障仿真實例（224）
10.3電力系統穩定性分析（227）
10.3.1簡單電力系統的暫態穩定性仿真實例（227）
10.3.2簡單電力系統的靜態穩定性仿真實例（229）
10.4電力系統繼電保護（231）
10.4.1電網相間短路的方向電流保護及仿真（231）
10.4.2電網的距離保護及仿真（237）
10.4.3輸電線路的縱聯保護與仿真（243）
10.4.4自動重合閘與仿真（246）
10.4.5電力變壓器的繼電保護仿真（249）
10.4.6發電機的繼電保護與仿真（252）
10.5高壓直流輸電及柔性輸電（256）
10.5.1高壓直流輸電系統（256）
10.5.2靜止無功補償器（260）
小結（262）
習題（262）

附錄A MATLAB函數一覽表（264）
附錄B MATLAB函數分類索引（275）
參考文獻（280）

計算機仿真技術類課程是電氣類專業的一門主干課程。根據高等學校電氣類專業發展與教學改革的需要，為構建「課程設置合理、內容先進、體系科學」的電氣類專業課程體系，對本教材進行了編寫。本次編寫在對電氣類專業課程體系和教學內容進行深入研究的基礎上，充分考慮電氣類專業教學計划的需要，能滿足多學科交叉背景學生的教學需求，體現寬口徑專業教育思想，反映先進的技術水平，強調教學實踐的重要性，有利於學生自主學習和動手實踐能力的培養。本教材適應新形式下計算機仿真技術類課程教學，並適用於不同層次院校的選學需要，同時也符合電氣類專業培養目標、反映電氣類專業教育改革方向、滿足電氣類專業教學需要。