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内容简介

　　在电气工程专业，MATLAB是很多基础课和专业课程的软件工具。本书是基于MATLAB在各课程中的应用，以教程和实训紧密结合的形式，介绍了MATLAB在各门课程中的专用函数、设计和分析方法。教程部分章先系统地介绍了MATLAB的运行环境、命令语法等基本应用，然后在后面的第二章到第八章都是介绍MATLAB在电气工程专业的各门课程中的应用，包括高等数学、电路原理、电子电路、电机拖动、自控原理、电力系统和信号与系统等课程，以先讲解原理后实例的方式，突出了专业应用。实训部分与教程内容相互配合，先提出知识要点，然后按部就班指导操作，在操作中提出修改，方便学生循序渐进地上机操作，并对学生的掌握程度进行检验。本书的特点是教程与实训结合，有理论介绍、实例说明和实训操作几部分，循序渐进的加深学生的理解。具有实用性强，容易掌握的特点。本书可作为大学本科和专科电气工程相关专业课程的教材或教学参考书，也可作为MATLAB用户学习和参考书，在目前的MATLAB教材市场上具有明显特色。

目录

前言
第1篇教程1
第1章MATLAB开发环境及编程1
1.1MATLAB概述1
1.1.1MATLAB集成开发环境2
1.1.2MATLAB的各个窗口3
1.2MATLAB基本运算9
1.2.1MATLAB的数据类型9
1.2.2MATLAB的数据11
1.2.3MATLAB的数值运算17
1.2.4符号运算21
1.3MATLAB的绘图22
1.3.1二维绘图23
1.3.2特殊绘图25
1.3.3三维绘图28
1.4MATLAB程序设计30
1.4.1流程控制语句30
1.4.2分支结构31
1.4.3循环结构33
1.4.4错误结构35
1.5MATLAB的文件36
1.5.1MATLAB的文件类型36
1.5.2M脚本文件（Script）37
1.5.3M函数文件37
1.5.4设置搜索路径40
1.6Simulink仿真工具41
1.6.1Simulink模型库介绍41
1.6.2Simulink模型的建立42
1.6.3Simulink子系统45
习题46
第2章MATLAB在数学运算中的应用48
2.1MATLAB在高等数学中的应用48
2.1.1微分和积分48
2.1.2极限50
2.1.3级数51
2.1.4解方程和微分方程53
2.1.5函数57
2.2MATLAB在线性代数中的应用60
2.2.1行列式60
2.2.2正交性63
2.2.3向量空间65
2.3MATLAB在积分变换中的应用66
2.3.1Fourier变换66
2.3.2Laplace变换67
2.3.3Z变换68
2.4MATLAB在复变函数中的应用69
2.4.1复数69
2.4.2复变函数70
2.4.3留数71
2.5多项式运算72
2.5.1多项式的算术运算73
2.5.2多项式的拟合与插值75
习题79
第3章MATLAB在电路原理中的应用81
3.1线性电路分析81
3.1.1网孔法81
3.1.2节点法83
3.1.3戴维南定理85
3.2动态电路分析87
3.2.1通过解微分方程求响应87
3.2.2使用拉普拉斯逆变换求系统响应88
3.3正弦稳态电路90
3.3.1绘制相量图91
3.3.2计算电路动态响应91
3.4Simulink的电路仿真94
3.4.1电路仿真的主要模块94
3.4.2网孔电流法电路95
3.4.3带受控源电路96
3.4.4动态电路99
3.4.5正弦稳态电路99
3.5二端口电路101
习题105
第4章MATLAB在电机与拖动中的应用108
4.1变压器108
4.1.1变压器负载运行108
4.1.2变压器模型仿真110
4.2直流电动机的运行112
4.2.1直流电动机的机械特性112
4.2.2直流电动机的串电阻起动114
4.2.3直流电动机的反接制动117
4.2.4直流电动机改变电枢电压调速119
4.3异步电动机的运行121
4.3.1异步电动机的机械特性121
4.3.2异步电动机转子串电阻起动122
4.3.3异步电动机能耗制动125
4.3.4异步电动机变频调速126
习题129
第5章MATLAB在电力电子技术中的应用130
5.1电力电子元器件130
5.1.1常用电力电子元件模型130
5.1.2常用电力电子元件特性测试132
5.2单相整流和逆变电路133
5.2.1单相半波整流电路133
5.2.2单相桥式全控整流和逆变电路135
5.3三相整流和逆变电路139
5.3.1三相半波整流电路139
5.3.2三相桥式全控整流及有源逆变电路142
5.4直流斩波电路145
5.4.1升压斩波电路（BoostChopper）146
5.4.2升降压斩波电路（Boost-BuckChopper）147
5.5交流-交流变换电路150
5.5.1调压电路150
5.5.2调功电路153
5.6PWM整流逆变电路155
5.6.1调制法生成SPWM波形155
5.6.2电压型单相全桥SPWM逆变158
5.6.3三相SPWM逆变电路160
习题162
第6章MATLAB在自动控制原理中的应用163
6.1控制系统的数学模型163
6.1.1创建系统的模型163
6.1.2系统的模型参数168
6.1.3系统模型的连接和简化169
6.2时域分析的MATLAB实现173
6.2.1使用拉普拉斯变换和逆变换计算时域响应173
6.2.2线性系统的时域分析174
6.2.3线性系统的结构参数与时域性能指标176
6.3频域分析的MATLAB实现179
6.3.1线性系统的频域分析179
6.3.2频域分析性能指标181
6.4根轨迹分析的MATLAB实现183
6.4.1线性系统的根轨迹分析183
6.4.2根轨迹设计工具185
6.5稳定性分析和稳态误差186
6.5.1根据闭环特征方程判定系统稳定性186
6.5.2用频率特性法判定系统稳定性186
6.5.3用根轨迹法判定系统稳定性188
6.5.4稳态误差分析189
6.6线性定常系统分析与设计的图形工具189
6.6.1线性定常系统仿真图形工具LTIViewer189
6.6.2SISO设计工具sisotool190
6.7使用Simulink仿真自动控制系统193
习题195
第7章MATLAB在电力拖动自动控制系统中的应用197
7.1单闭环调速系统197
7.1.1单闭环有静差调速系统197
7.1.2单闭环无静差调速系统201
7.2双闭环直流调速系统204
7.3PWM可逆直流调速系统209
7.3.1可逆PWM变换器209
7.3.2单闭环PWM可逆直流调速系统211
7.3.3双闭环PWM可逆直流调速系统212
7.4交流调压系统216
7.4.1交流调压调速系统原理216
7.4.2交流调压调速仿真模型217
7.5变频调速系统220
7.6异步电动机的交流变频调速系统222
7.6.1转速恒压频比交流变频调速系统的原理222
7.6.2转速恒压频比交流变频调速系统的仿真模型224
7.7绕线转子异步电动机串级调速系统227
7.7.1串级调速系统的工作原理228
7.7.2绕线转子异步电动机串级调速系统仿真229
习题231
第8章MATLAB在信号与系统中的应用233
8.1信号233
8.1.1各种信号的MATLAB实现233
8.1.2信号的基本运算236
8.2线性系统的时域分析238
8.2.1线性时不变系统的零输入响应238
8.2.2线性时不变系统的全响应240
8.2.3线性时不变系统的冲激响应242
8.2.4用卷积计算线性时不变系统的时域响应243
8.3傅里叶分析245
8.3.1信号的合成245
8.3.2信号的傅里叶变换247
8.3.3周期信号的傅里叶级数248
8.4离散系统的响应251
习题254
第2篇实训256
实训1MATLAB开发环境及编程256
实验1.1MATLAB集成开发环境256
实验1.2MATLAB算术运算和绘图259
实验1.3符号运算和文件263
实验1.4Simulink仿真模型264
实训2MATLAB在数学运算中的应用268
实验2.1微积分、极限和级数运算268
实验2.2解方程和微分方程271
实验2.3解线性代数问题273
实验2.4复变函数和积分变换275
实验2.5多项式的拟合与插值276
实训3MATLAB在电路原理中的应用279
实验3.1线性电路的分析279
实验3.2动态电路283
实验3.3二端口网络电路286
实训4MATLAB在电机与拖动中的应用289
实验4.1电动机的参数计算289
实验4.2直流电动机的起动和制动模型292
实验4.3三相异步电动机正反转控制297
实训5MATLAB在电力电子技术中的应用299
实验5.1IGBT的测试299
实验5.2单相桥式半控整流电路302
实验5.3三相半波电路305
实训6MATLAB在自动控制原理中的应用309
实验6.1创建控制系统的数学模型309
实验6.2简化系统的数学模型312
实验6.3控制系统性能分析314
实验6.4使用线性系统的图形工具分析318
实训7MATLAB在电力拖动自动控制系统中的应用322
实验7.1单闭环电压负反馈调速系统322
实验7.2双闭环直流调速系统326
实验7.3转速开环恒压频比的交流调速系统仿真330
实训8MATLAB在信号与系统中的应用334
实验8.1信号的运算334
实验8.2线性系统的时域分析335
实验8.3傅里叶分析339
实验8.4离散系统的响应342
习题答案344
第1章MATLAB开发环境及编程344
第2章MATLAB在数学运算中的应用346
第3章MATLAB在电路原理中的应用347
第4章MATLAB在电机与拖动中的应用350
第5章MATLAB在电力电子技术中的应用353
第6章MATLAB在自动控制原理中的应用356
第7章MATLAB在电力拖动自动控制系统中的应用358
第8章MATLAB在信号与系统中的应用362
参考文献366

前言/序言

　　MATLAB是目前国际上流行、应用广泛的工程计算软件之一。近年来，随着MATLAB在各个领域专用工具包的不断丰富，MATLAB的用户数量大大增加，在电类专业各门课程中的应用非常普遍。
　　MATLAB在高等院校中的应用已经全面普及，主要因为MATLAB能够集算术运算、仿真、数据分析和图形显示等功能于一体，语言简便，功能强大，非常适合非计算机专业的工程设计人员使用。为国内外高校师生和研究部门的科研人员进行科学运算和计算机仿真，提供了高效便捷的运算和分析工具，极大地缩短了开发研究的周期，尤其对于电类专业各门课程，MATLAB都是实用的应用软件之一，是科学研究的重要工具。
　　本书内容分教程和实训两部分，两部分的知识内容同步,并相辅相成，为学生学习和教师授课提供了便利。教程部分采用讲解和实例并行的方式，第1章介绍了MATLAB开发环境及编程，后面各章分别介绍了MATLAB在电类专业各门课程的应用，包括数学运算、电路原理、电机与拖动、电力电子技术、自动控制原理、电力拖动自动控制系统和信号与系统课程，采用相应专业课程中的典型实例进行图文并茂的详尽说明。实训部分与教程内容相互配合，先提出知识要点，从操作实用的角度出发，按部就班地指导，并在操作中提出修改练习，循序渐进地引导学生逐步掌握各章的知识应用。每章配有丰富的习题,并提供答案，方便学生进一步练习。本书在MATLAB教材市场中具有方便操作和实用性强的鲜明特色。
　　本书通过深入浅出的介绍，大量丰富的例题和详尽的操作指导，内容全面，涵盖了电类专业在大学中各门课程的MATLAB应用知识。不仅适合于本科、专科的教学，也适合作为各门专业课程的工具书和课程设计、毕业设计的指导书，并可以作为研究生课程学习和广大科研人员的参考书。通过阅读本书的教程，结合实训进行练习，电类相关专业的学生能够在较短的时间内掌握运用MATLAB解决专业问题的方法，为进入专业课程的学习提供了软件工具。
　　本书由南京师范大学曹弋主编，南京师范大学闵富红和叶彪明参编，并由南京师范大学王恩荣教授主审，在此表示感谢。
　　由于作者水平有限，不当之处在所难免，恳请读者批评指正。
　　编者

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