了得網計算機/網絡_繫統仿真與應用

內容簡介

本書以幫助學生掌握仿真的方法和技術為目標，以信息繫統的分析為背景，借鋻國外的有關做法，按照講清概念、熟悉工具、學會使用的原則，重點闡述如何利用MATLAB工具分析問題，通過案例示範和多層次的項目訓練，培養學生分析和解決問題的能力。全書分為5章，即繫統仿真概述、MATLAB應用基礎、繫統模型的建立與表示、繫統的仿真分析和繫統仿真實訓。仿真實訓的介紹涉及電路分析、信號分析和繫統分析等，不局限於某一專業，著力介紹繫統仿真的基本方法和技術。本教材既可以獨立存在，也可以作為其他課程的仿真教材或輔助教材。

作者簡介

黨宏社，陝西科技大學教授，陝西省自動化學會常務理事，陝西省電子學會常務理事。主持和參與項目4項、省部級項目5項、廳局級項目6項，，橫向合作項目40多項，承擔教學研究與建設項目3項，省部級教改項目3項。獲陝西省教學名師獎、陝西省優秀教材二等獎；獲省部級科研獎4項，廳局級獎5項。

目錄

第1章繫統仿真概述（1）
1.1 繫統與模型（1）
1.1.1 繫統（1）
1.1.2 模型（3）
1.2 繫統仿真的概念（4）
1.2.1 仿真的概念（4）
1.2.2 繫統仿真的分類（7）
1.2.3 計算機仿真（8）
1.3 繫統仿真的過程與特點（9）
1.3.1 繫統仿真的特征（9）
1.3.2 繫統仿真的過程（9）
1.3.3 繫統仿真的特點（10）目錄

第1章繫統仿真概述（1）
1.1 繫統與模型（1）
1.1.1 繫統（1）
1.1.2 模型（3）
1.2 繫統仿真的概念（4）
1.2.1 仿真的概念（4）
1.2.2 繫統仿真的分類（7）
1.2.3 計算機仿真（8）
1.3 繫統仿真的過程與特點（9）
1.3.1 繫統仿真的特征（9）
1.3.2 繫統仿真的過程（9）
1.3.3 繫統仿真的特點（10）
1.4 仿真技術的發展與應用（12）
1.4.1 繫統仿真的發展（12）
1.4.2 仿真技術的應用（12）
1.4.3 仿真技術發展的主要方向（13）
本章小結（13）
思考練習題（14）
第2章 MATLAB應用基礎（15）
2.1 MATLAB簡介（15）
2.1.1 發展概述（15）
2.1.2 主要特點（16）
2.1.3 組成與界面（17）
2.2 MATLAB編程（20）
2.2.1 基本語法（20）
2.2.2 M文件（22）
2.2.3數值輸入（24）
2.2.4 流程控制（29）
2.2.5 繪圖（35）
2.3 Simulink基礎（45）
2.3.1 簡介（45）
2.3.2 應用基礎（46）
2.3.3仿真舉例（52）
本章小結（53）
思考練習題（53）

第3章繫統模型的建立與表示（55）
3.1 模型建立（55）
3.1.1數學建模的概念（55）
3.1.2數學建模方法簡介（56）
3.1.3機理分析建模方法（56）
3.2 模型表示（60）
3.2.1繫統的常微分方程模型（60）
3.2.2繫統的傳遞函數模型（61）
3.2.3繫統的狀態空間模型（64）
3.2.4繫統模型的其他形式（66）
3.3 模型轉換（69）
3.3.1繫統的模型轉換（69）
3.3.2 復雜模型的處理方法（77）
3.4 繫統模型的連接（78）
3.4.1 模型串聯（79）
3.4.2 模型並聯（81）
3.4.3反饋連接（83）
3.4.4繫統擴展（84）
本章小結（86）
思考練習題（86）
第4章繫統的仿真分析（88）
4.1繫統的穩定性分析（88）
4.1.1間接判別法（89）
4.1.2 直接判別法（90）
4.2繫統的時域分析（99）
4.2.1繫統的時域性能指標（99）
4.2.2常用時域分析函數（101）
4.2.3時域分析應用實例（108）
4.3繫統的頻域分析（115）
4.3.1頻域分析的基本概念（115）
4.3.2 頻域分析常用函數（117）
4.3.3頻域分析實例（127）
4.4繫統的根軌跡分析（140）
4.4.1 概述（140）
4.4.2根軌跡分析函數（142）

4.4.3 根軌跡分析應用實例（145）
4.5 繫統的設計（153）
4.5.1繫統設計概述（153）
4.5.2基於根軌跡圖的校正方法（154）
4.5.3基於波特圖的校正方法（158）
4.6電路分析（166）
4.6.1交流電路分析（166）
4.6.2直流電路分析（167）
本章小結（169）
思考練習題（169）
第5章繫統仿真實訓（173）
5.1 常用連續信號的實現（173）
5.2 常用離散時間信號的實現（183）
5.3 連續時間信號的時域基本運算（191）
5.4 離散時間信號的時域基本運算（198）
5.5 連續時間信號的卷積運算（201）
5.6 離散信號的卷積和（206）
5.7 周期信號的合成與分解（210）
5.8 連續時間信號的傅裡葉變換（214）
5.9 離散時間信號的傅裡葉變換（220）
5.10 信號的調制與解調（229）
5.11 信號的采樣與恢復（234）
5.12 連續LTI繫統的時域分析（243）
5.13 離散LTI繫統的時域分析（247）
5.14 連續繫統的復頻域響應（251）
5.15 連續LTI繫統的根軌跡分析法（256）
5.16 離散繫統的z域分析（260）
5.17 連續繫統的狀態變量分析（267）
5.18 離散繫統的狀態變量分析（272）
5.19 數字濾波器設計初步（275）
5.20 音頻信號的采樣與重構（275）
5.21 線性繫統穩定性分析（276）
5.22 無失真傳輸繫統（277）
附錄 MATLAB符號運算簡介（279）
參考文獻（281）

前言

前言
仿真實驗作為一種科學研究手段和實物實驗的補充，具有不受設備和環境條件的限制，不受時間與地點限制，不需要另外增加投資等特點而受到了人們越來越多的重視。
本書是在作者多年前出版的《控制繫統仿真》和《信號與繫統實驗（MATLAB版）》（西安電子科技大學出版社，2007年）的基礎上，根據作者近年來的教學實踐與體會，以及目前大學教育的現狀，重新修改、補充和完善而成的。
本書也是作者所承擔的*首批新工科項目“面向中國制造2025具有輕工特色的自動化專業改造升級路徑探索與實踐”的成果之一，目前已經入選了中國輕工業聯合會“十三五”規劃教材。
在教材內容的處理與安排上主要考慮了如下幾點：
1．按照“講清概念、掌握工具、學會使用”的原則，簡化理論內容，增加繫統建模與繫統分析的實例；
2．引入問題導向、項目式訓練等方式，通過章前提示、章後小結、項目擴展和小結與體會等環節，著力培養學生獨立思考和交流的能力；前言
仿真實驗作為一種科學研究手段和實物實驗的補充，具有不受設備和環境條件的限制，不受時間與地點限制，不需要另外增加投資等特點而受到了人們越來越多的重視。
本書是在作者多年前出版的《控制繫統仿真》和《信號與繫統實驗（MATLAB版）》（西安電子科技大學出版社，2007年）的基礎上，根據作者近年來的教學實踐與體會，以及目前大學教育的現狀，重新修改、補充和完善而成的。
本書也是作者所承擔的*首批新工科項目“面向中國制造2025具有輕工特色的自動化專業改造升級路徑探索與實踐”的成果之一，目前已經入選了中國輕工業聯合會“十三五”規劃教材。
在教材內容的處理與安排上主要考慮了如下幾點：
1．按照“講清概念、掌握工具、學會使用”的原則，簡化理論內容，增加繫統建模與繫統分析的實例；
2．引入問題導向、項目式訓練等方式，通過章前提示、章後小結、項目擴展和小結與體會等環節，著力培養學生獨立思考和交流的能力；
3．對仿真工具的介紹，打破常規，以會用工具解決問題為核心，按照數據流的走向分模塊介紹，使學生的關注點始終在工具的使用，而不是隻學習了一門計算機語言。
4．課堂舉例與項目訓練相結合，從理論問題的求解到實際問題的分析，給出了大量的仿真示例；項目內容按照從簡單到復雜的結構，從驗證、模仿到設計三個層次逐級展開，達到了解仿真過程、掌握仿真方法的目的，以培養學生利用所學知識分析和解決問題的能力。
這本書的使用對像是學過“信號與繫統”“電路”等課程的電子信息類或電氣信息類的本科生或研究生，既可以作為學習和掌握MATLAB的參考，也可以作為學習“信號與繫統”“自動控制原理”“數字信號處理”等課程的參考資料。學習方式可以靈活多樣，可以根據需要對相關內容進行取舍，隻要能夠會使用這一工具，就讓作者深感欣慰了。
在本書的編寫過程中，得到了電子工業出版社趙玉山老師的大力支持和鼓勵，使作者能順利完成書稿；研究生張衛江，高敏娟，侯金良，張夢騰，王曉莊，牟傑等完成了部分書稿的錄入與校對工作；作者的多位同事也給予了不同形式的幫助和支持，在此，作者一並表示衷心的感謝。
由於編者水平有限，書中難免存在錯誤或不妥之處，懇請讀者批評指正。

編者
2018年5月1日

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