Simulink仿真及代码生成技术入门到精通 pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:北京航空航天大学出版社

作者:孙忠潇

出品人:

页数:492

译者:

出版时间:2015-10-1

价格:69

装帧:平装

isbn号码:9787512418578

丛书系列:

图书标签:

MATLAB
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具体描述

《Simulink仿真及代码生成技术入门到精通》围绕Simulink软件的仿真和代码生成技术，从原理上展开阐述，把握整体，注重细节，让读者深刻认识Simulink的运行原理。结构化的章节安排和丰富多彩的案例展示了Simulink在模型建立、工业流程仿真及嵌入式控制等方面的应用技巧和方法。本书不拘泥于界面操作，而结合MATLAB脚本语言展示其自动控制模型仿真、代码生成过程的强大功能，带领读者把握宏观架构，攻克细节问题。

全书共19章，分为入门篇、进阶篇和高级篇3个篇章。入门篇介绍Simulink软件及其基本操作和构成要素；进阶篇讲解Simulink的运行机制和原理、自定义模块及模块封装、自定义模块库的建立和Simulink环境的编辑等功能，并讲解如何使用M语言为模块发布help文档，以及通过工业实例展示综合应用GUI控制Simulink进行仿真的方法及代码生成的应用方法；高级篇重点介绍“基于模型设计”的开发流程、嵌入式C代码生成技术原理及TLC语言编写方法，并展示如何在嵌入式应用中使用TSP。

本书可作为高等院校计算机、电子、自动化类专业计算机仿真及嵌入式课程的教学用书，也可供嵌入式系统研发工程师、软件公司研发工程师及其他有关专业科研人员参考。

作者简介

《数字控制系统设计与实现：理论、算法与实践》本书是一本聚焦于现代数字控制系统设计与实现的综合性著作，旨在为读者提供扎实的理论基础、精湛的算法知识以及丰富的实践经验。内容涵盖了从基础的离散时间系统分析，到复杂的多变量控制策略，再到实际系统中的控制器实现与优化，力求让读者在理解控制理论的同时，也能掌握将其转化为可行工程解决方案的能力。第一部分：数字控制系统基础本部分将系统地阐述数字控制系统的基本概念和原理。我们将从连续时间系统的离散化方法入手，深入讲解零阶保持器、一阶保持器等对系统动态特性的影响。随后，将详细介绍数字域中的系统表示方法，包括脉冲传递函数、状态空间方程以及它们的相互转换。在这里，读者将学习如何分析离散时间系统的稳定性，包括 Jury 判据、根轨迹法等经典工具，以及理解稳定性与系统参数之间的内在联系。此外，还将探讨数字控制器设计中的一些基本概念，如采样周期选择对系统性能的影响，以及数字控制系统与模拟控制系统的异同。第二部分：经典数字控制器设计本部分着重于传统但仍然广泛应用的数字控制器设计方法。读者将学习比例-积分-微分（PID）控制器在离散域中的实现及其参数整定技巧，包括经验方法（如 Ziegler-Nichols 法）和模型基方法。我们将详细分析 P、I、D 各环节对系统动态响应的影响，并讨论如何在实际应用中平衡超调、响应速度和稳态误差。此外，还将介绍一些基于模型的经典设计方法，如零极点配置法、根轨迹法在数字域的应用，以及如何利用这些方法设计开环和闭环补偿器，以改善系统的性能指标，如稳定性、跟踪精度和抗扰能力。第三部分：现代数字控制理论与算法本部分将深入探讨更先进的现代控制理论及其在数字控制系统设计中的应用。我们将详细介绍状态观测器设计，包括 Luenberger 观测器和卡尔曼滤波器，重点讲解它们如何估计不可测量的状态变量，以及如何与状态反馈控制器结合，实现全状态反馈控制。接着，将详细阐述线性二次调节器（LQR）的设计原理，包括性能指标的构建、Riccati 方程的求解以及 LQR 控制器在数字域的实现。在此基础上，还将介绍模型预测控制（MPC）的基本思想，包括滚动优化、预测模型的使用以及约束处理，使其能够应对更复杂的动态系统和更严格的运行要求。最后，还会触及一些其他先进的控制算法，如滑模控制、自适应控制等，并简要介绍它们的设计理念和适用场景。第四部分：数字控制系统的实现与验证本部分将把理论知识转化为实际工程应用。我们将详细讨论数字控制器在硬件平台上的实现方法，包括微控制器（MCU）的选择、实时操作系统（RTOS）的应用以及算法的 C 语言实现。读者将学习如何将离散时间系统模型和控制器参数映射到具体的硬件资源上，并掌握代码实现的各种细节，如固定点运算、数值精度问题等。此外，还将重点介绍数字控制系统的仿真与验证方法。我们将讲解如何利用数学软件建立详细的数字控制系统仿真模型，并进行各种工况下的性能测试，如阶跃响应、脉冲响应、扰动抑制等。同时，还将介绍硬件在环（HIL）仿真技术，以及如何在实际硬件平台上进行调试和验证，确保控制器的鲁棒性和可靠性。第五部分：高级主题与应用本部分将扩展到数字控制系统的一些高级主题和实际应用领域。我们将探讨多变量系统的数字控制设计，包括解耦控制、模型预测控制在多输入多输出（MIMO）系统中的应用。还会涉及非线性数字控制策略，如反馈线性化、神经网络控制等，以应对更具挑战性的实际系统。此外，还将选取一些典型应用领域，如机器人控制、航空航天控制、过程控制等，详细介绍数字控制系统在该领域的具体设计思路、关键技术和案例分析，帮助读者理解控制理论的广泛适用性。本书特色：理论与实践相结合：既有扎实的理论推导，又有详实的工程实现细节。内容全面且深入：覆盖了从基础到高级的数字控制系统设计全过程。强调算法与实现：关注控制算法在实际工程中的落地能力。丰富的示例与案例：通过具体的例子帮助读者理解抽象概念。面向工程应用：旨在培养读者解决实际工程问题的能力。通过学习本书，读者将能够深刻理解数字控制系统的设计原理，熟练掌握各种经典与现代的控制算法，并具备将控制理论应用于实际工程项目中的能力。无论您是学生、研究人员，还是希望提升控制系统设计能力的工程师，本书都将是您不可多得的参考。

作者简介

孙忠潇（hyowinner），南京富士通南大软件技术有限公司(FNST)主任工程师，主要负责ARM芯片的Hardware Support Package开发团队以及电源控制软件开发团队的管理工作，有5年的MATLAB/Simulink应用经验。

孙忠潇已获得MathWorks MATLAB Associate资格认证，并任MATLAB中文论坛Simulink基础”“Simulink代码生成”版块的版主。在MATLAB中文论坛的最佳答案超过1000个，长期稳居论坛会员排行榜的第2名。

目录信息

入门篇
第1章Simulink界面介绍
1.1Simulink是什么
1.2Simulink启动及Simulink Library Browser介绍
1.3模型的建立
1.4打开既存模型
1.5向模型中添加模块
第2章Simulink模块
2.1Simulink模块的组成要素
2.1.1模块概述
2.1.2Simulink模块的构成
2.1.3Simulink模块的朝向
2.1.4Simulink模块的属性及参数
2.1.5Simulink模块的注解
2.1.6Simulink模块的虚拟性
2.2Simulink常用模块库
2.2.1输入/输出模块
2.2.2常数模块
2.2.3波形显示模块
2.2.4四则运算模块
2.2.5延时模块
2.2.6关系操作模块
2.2.7逻辑运算模块
2.2.8Switch模块
2.2.9积分模块
2.2.10限幅模块
2.2.11接地模块
2.2.12终止模块
2.2.13信号合并与分解模块
2.2.14总线创建与总线选择模块
2.2.15向量连接模块
2.2.16数据类型转换模块
2.2.17子系统模块
2.3Commonly Used Blocks以外的常用模块
2.3.1信号源模块
2.3.2信号接收模块
2.3.3查表模块
2.3.4其他常用模块
2.3.5用户自定义模块
第3章Simulink信号
3.1Simulink信号概述
3.2Simulink信号的操作
3.3Simulink信号的分类
3.3.1Scalar信号
3.3.2Vector信号
3.3.3Matrix信号
3.3.4Bus信号
3.3.5Functioncall信号
3.3.6尺寸可变信号
3.3.7未连接信号
3.4Simulink信号的属性
第4章Simulink子系统
4.1Simulink子系统详解
4.1.1子系统概述
4.1.2Simulink模型的运行顺序
4.1.3各种子系统的特点与功能
4.2Simulink子系统实例
4.2.1虚拟和非虚拟(原子)子系统
4.2.2触发使能子系统
4.2.3函数调用子系统(条件子系统)
4.2.4While子系统(动作子系统)
4.2.5可变子系统(选择子系统)
4.2.6可配置子系统(选择子系统)
第5章Simulink模型的仿真
5.1模型的配置仿真
5.1.1解算器
5.1.2参数的配置
5.2模型仿真数据记录
5.3仿真过程的调试
5.3.1Debugger的启动
5.3.2Debugger的单步方法
5.3.3Debugger的断点设置方法
5.4仿真的加速
第6章Simulink模型保存为图片
6.1截图保存方式
6.2拷贝视图方式
6.3使用saveas函数保存
6.4使用print函数保存
进阶篇
第7章Simulink的回调函数
7.1什么是回调函数
7.2回调跟踪
7.3模型回调函数
7.4模块回调函数
7.5端口回调函数
7.6参数回调函数的使用
7.7回调函数使用例程
7.7.1打开模型时自动加载变量
7.7.2双击模块执行MATLAB脚本
7.7.3开始仿真前执行命令
7.7.4提示模块端口的连线情况
7.7.5统计模型中所有模块信息
第8章M语言对Simulink模型的自动化操作及配置
8.1M语言控制模型的仿真
8.1.1sim控制模型仿真及参数配置
8.1.2set_param控制模型仿真过程
8.2M语言修改模块属性
8.3M语言自动建立模型
8.3.1模型的建立及打开
8.3.2模块的添加、删除及替换
8.3.3信号线的添加及删除
8.3.4M语言自动创建模型
第9章Simulink的流控制
9.1Simulink 流控制分类
9.2While 流控制
9.3For 循环控制
9.4If else控制
9.5Switch Case控制
第10章S函数
10.1S函数概述
10.2S函数的类型
10.3S函数的要素
10.4S函数的组成及执行顺序
10.5使用不同语言编写S函数
10.5.1Level 1 M S函数
10.5.2Level 2 M S函数
10.5.3C Mex S函数
第11章模块的封装
11.1Mask Editor封装模块
11.1.1封装模块构成的子系统
11.1.2封装S函数编写的模块
11.2编程自动封装模块
11.2.1模块的属性
11.2.2使用set_param和get_param封装模块
11.2.3使用Simulink.Mask类封装模块
11.3使用GUIDE封装模块
第12章Publish发布M文件
12.1M文件的注释
12.2Cell模式
12.3注释的Publish
12.3.1正文
12.3.2字体控制
12.3.3小标题
12.3.4插入超链接
12.3.5插入可执行代码
12.4注释发布功能的应用场景
第13章Simulink创建自定义库
第14章Simulink自定义环境
14.1Simulink 环境自定义功能
14.2Simulink 工具栏菜单自定义
14.3Simulink Library Browser菜单栏自定义
14.4Simulink目标硬件自定义
14.5Simulink参数对话框控制
第15章Simulink在流程工业中的仿真应用
15.1工业乙醇生产与计算机仿真
15.2工业乙醇发酵流程
15.3乙醇发酵动力学方程
15.4发酵动力学方程组的MATLAB求解
15.5发酵动力学方程组的Simulink求解
15.6乙醇连续发酵流程的Simulink仿真
15.7乙醇连续发酵的仿真软件设计
15.7.1GUIDE介绍
15.7.2乙醇连续发酵程序仿真软件界面
15.7.3Simulink动态仿真控制器制作
15.7.4基于代码生成的模型仿真加速
15.8总结
高级篇
第16章Simulink基于模型设计的工业应用概述
16.1Simulink用途概述
16.2Simulink的工业应用
16.2.1Airbus使用基于模型的设计为 A380 开发出燃油管理系统
16.2.2马自达加快开发下一代应用创驰蓝天技术(SKYACTIV TECHNOLOGY)的
发动机
16.2.3特斯拉电动跑车Roadster
16.2.4罗斯胡尔曼理工学院使用Simulink和SimDriveline设计混合动力汽车动力
总成系统
16.2.5三星(英国)利用Simulink开发出4G无线系统
16.3总结
第17章Simulink代码生成技术详解
17.1基于模型的设计
17.1.1需求文档
17.1.2根据需求进行设计
17.1.3需求与设计的挂接
17.1.4模型的仿真
17.1.5模型的性能分析及修正
17.1.6模型效率分析与优化
17.1.7模型的代码生成
17.1.8模型生成代码的优化
17.1.9代码的有效性验证
17.1.10其他验证方法
17.2Simulink代码生成流程及技巧
17.2.1代码生成时的模型配置方法
17.2.2代码生成的流程
17.2.3代码生成方法与技巧
第18章TLC语言
18.1TLC的作用
18.2TLC的语法
18.2.1基本语法
18.2.2常用指令
18.2.3变量类型
18.2.4操作符和表达式
18.2.5TLC内建函数
18.2.6TLC命令行
18.2.7TLC调试方法
18.2.8TLC文件的覆盖度
18.2.9TLC Profiler
18.3为S函数编写TLC文件
18.3.1支持代码生成的S函数
18.3.2模块TLC文件的构成
18.3.3模块TLC函数实例
第19章基于TSP的直流电机控制设计
19.1TSP是什么
19.1.1PSL的构成与使用
19.1.2工具链自动化流程
19.2直流电机控制原理
19.3系统的构成
19.4模型的建立
19.4.1PWM波形的产生
19.4.2电机转速计算模块
19.4.3电机调速模块
19.5总结
参考文献
· · · · · · (收起)

读后感

评分☆☆☆☆☆

用户评价

评分☆☆☆☆☆

这本书给我的整体感受是“厚道且务实”，它真正做到了从初学者的困惑点出发，逐步引导至高级应用。我尤其欣赏作者对于Simulink中常见性能瓶颈的分析部分。在进行大规模系统仿真时，仿真速度慢常常是最大的障碍。这本书详细介绍了如何利用异步任务、并行计算以及高效的Solver设置来优化运行时间，这些内容在很多入门书籍中是被一笔带过的。作者的讲解方式非常接地气，没有用过于学术化的语言去包装工程问题。读完这本书，我感觉自己对“如何快速、可靠地将算法从概念验证阶段过渡到嵌入式部署”这个问题，有了一个系统且完整的解决方案。它不仅是一本学习手册，更像是一个资深工程师的经验总结和最佳实践集锦。

评分☆☆☆☆☆

这本厚厚的书摆在桌上，光是封面就透着一股子硬核气息，封面上那些密密麻麻的模块图和代码片段，一下子就吸引了我这个刚接触控制系统仿真的小白。我最看重的是它的全面性，从基础的信号流图搭建到复杂的系统级仿真，感觉作者是把我从零开始一步步领进这个圈子的。书里的案例讲解特别细致，不是那种只抛出结果的“假教学”，而是真正把每一步的原理和背后的数学模型都掰开了揉碎了讲，比如在处理非线性系统时，不同数值积分器的选择对结果稳定性的影响，这本书都有深入的探讨。我印象最深的是它对代码生成的讲解，从Model-In-the-Loop (MIL) 到 Processor-In-the-Loop (PIL)，每一步的操作和注意事项都写得非常清晰，对于我这种想把仿真模型快速部署到实际硬件的工程师来说，简直就是一本救命稻草。读完感觉自己对Simulink不再是停留在“会画图”的层面，而是真正理解了它背后的工程思想。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版和图示质量非常高，这一点对于学习过程中的体验至关重要。很多技术书籍的图表模糊不清，光靠文字描述又晦涩难懂，但这本书的截图非常清晰，关键的参数设置框都被高亮显示，使得读者可以精确地复现书中的例子。我特别喜欢它在对比不同仿真策略时的图表展示，例如在处理采样时间变化时，不同求解器的响应曲线对比图，一目了然就能看出优劣。这种视觉化的教学方式极大地降低了学习曲线。此外，本书在涉及底层数据结构和接口转换的地方，也处理得非常得体，避免了过多的术语堆砌，而是通过流程图和数据流向图的方式来解释复杂的内部机制。对于我这种偏向视觉学习的读者来说，这本书的呈现方式简直是教科书级别的。

评分☆☆☆☆☆

说实话，这本书的深度确实超出了我预期的“入门”级别，更像是一本“工具箱”级别的参考手册。我特别欣赏作者在讲解高级功能时那种毫不保留的态度，比如自定义S函数（S-Function）的编写，包括用C/C++和MATLAB实现的不同场景下的应用，讲得极其到位。对于我这个习惯于用M函数做快速原型开发的人来说，理解如何高效地集成外部代码是提升仿真效率的关键。书中对模块库的挖掘也非常深入，很多我以前为了图方便而自己重复造轮子的功能，原来Simulink里早就有现成的、优化好的模块可用。而且，它不仅仅是教你怎么用工具，更是在培养一种“建模思维”，告诉你面对一个真实的物理系统时，应该如何抽象、如何分解、如何选择合适的离散化策略。这种自上而下的思维训练，比单纯记住几个菜单操作有价值得多。

评分☆☆☆☆☆

作为一名经验尚浅的嵌入式软件工程师，我购买这本书的主要目的是为了弥补我在控制算法验证方面的短板。这本书在“仿真到代码生成”这一环节的实战指导性极强，这一点值得称赞。它不是那种停留在理论公式推导上的书籍，而是紧密结合实际工程流程。我注意到书中用大量的篇幅讲解了配置管理和生成代码的规范性问题，这对确保生成的代码能够顺利通过后续的软件在环（SIL）和硬件在环（HIL）测试至关重要。特别是关于目标硬件配置和代码优化选项的对比分析，非常有参考价值。作者似乎深知读者在实际项目中会遇到的那些“坑”，例如代码冗余、内存占用过高等问题，并提前给出了规避方案。这本书读起来节奏感很强，不会让人觉得枯燥，章节之间逻辑衔接自然，真正做到了循序渐进。

评分☆☆☆☆☆

比较有帮助

评分☆☆☆☆☆

个人认为这本书还是非常有用的，其为我们解决了很多实际编程过程中可能遇到的问题，也为Matlab软件的代码生成提供了一定程度的技术参考。这本书对于科研生活和实际的工作过程都提供了有效的参考依据，一本很不错的书。

评分☆☆☆☆☆

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