Verfügbarkeit: Matlab, Simulink, Stateflow

Matlab, Simulink, Stateflow: Grundlagen, Toolboxen, Beispiele

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Bibliographische Detailangaben
Format:	Buch
Sprache:	German
Veröffentlicht:	München Oldenbourg 2009
Ausgabe:	6., aktualisierte Aufl.
Schlagworte:	MATLAB 7.7 SIMULINK Stateflow MATLAB MATLAB 6.0 MATLAB 7.0 MATLAB 6.5 Lehrbuch
Online-Zugang:	Ausführliche Beschreibung Inhaltsverzeichnis
Beschreibung:	Literaturverz. S. [483] - 485
Beschreibung:	XIV, 504 S. Ill., graph. Darst. 24 cm CD-ROM (12 cm)
ISBN:	9783486589856 3486589857

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adam_text	INHALTSVERZEICHNIS 1 EINFUEHRUNG 1 2 MATLAB GRUNDLAGEN 5 2.1 ERSTE SCHRITTE MIT MATLAB 5 2.1.1 DER MATLAB-DESKTOP 5 2.1.2 DIE MATLAB-HILFE 7 2.1.3 ZUWEISUNGEN 8 2.1.4 MATHEMATISCHE FUNKTIONEN UND OPERATOREN 9 2.2 VARIABLEN 9 2.2.1 DATENTYPEN IN MATLAB 9 2.2.2 VEKTOREN UND MATRIZEN 10 2.2.3 MATHEMATISCHE FUNKTIONEN UND OPERATOREN FUER VEKTOREN UND MATRIZEN. 12 2.2.4 STRUKTUREN 14 2.2.5 CELL ARRAYS 15 2.2.6 VERWALTEN VON VARIABLEN 16 2.3 ABLAUFSTEUERUNG 17 2.3.1 VERGLEICHSOPERATOREN UND LOGISCHE OPERATOREN 17 2.3.2 VERZWEIGUNGSBEFEHLE IF UND SWITCH 19 2.3.3 SCHLEIFENBEFEHLC F OR UND WHILE 19 2.3.4 ABBRUCHBEFEHLE CONTINUE. BREAK UND RETURN 20 2.4 DER MATLAB-EDITOR 21 2.5 MATLAB-FUNKTIONEN 23 2.5.1 FUNKTIONEN MIT VARIABLER PARAMETERZAHL 24 2.5.2 LOKALE, GLOBALE UND STATISCHE VARIABLEN 25 2.5.3 HILFETEXT IN FUNKTIONEN 26 2.5.4 FUNCTION HANDIES 27 2.5.5 FUNKTIONEN ALS INLINE OBJECT 27 2.5.G P-CODE UND CLEAR FUNETIONS 28 2.6 CODE-OPTIMIERUNG IN MATLAB 28 2.6.1 DER MATLAB-PROFILER 28 2.6.2 OPTIMIERUNG VON RECHENZEIT UND SPEICHERBEDARF 29 2.6.3 TIPPS ZUR FEHLERSUCHE 30 2.7 UEBUNGSAUFGABEN 31 2.7.1 RECHENGENAUIGKEIT 31 2.7.2 FIBONACCI-FOLGE 31 VIII INHALTSVERZEICHNIS 2.7.3 FUNKTION GERADE 32 2.7.4 BERECHNUNGSZEITEN ERMITTELN 32 3 EINGABE UND AUSGABE IN MATLAB 33 3.1 STEUERUNG DER BILDSCHIRMAUSGABE 33 3.2 BENUTZERDIALOGE 34 3.2.1 TEXT IN MATLAB (STRINGS) 34 3.2.2 EINGABEDIALOG 35 3.2.3 FORMATIERTC AUSGABE 35 3.3 IMPORT UND EXPORT VON DATEN 36 3.3.1 STANDARDFORMATE 36 3.3.2 FORMATIERTE TEXTDATEIEN 37 3.3.3 BINAERDATEIEN 39 3.4 BETRIEBSSYSTEMAUFRUF UND DATEI VERWALTUNG 40 3.5 GRAFISCHE DARSTELLUNG 40 3.5.1 DIE FIGURE GRUNDLAGE EINER MATLAB-GRAFIK 41 3.5.2 ACHSEN UND BESCHRIFTUNG 43 3.5.3 PLOT-BEFEHLE FUER ZWEIDIMENSIONALE GRAFIKEN (2D-GRAFIK) 44 3.5.4 PLOT-BEFEHLE FUER DREIDIMENSIONALE GRAFIKEN (3D-GRAFIK) 48 3.5.5 PERSPEKTIVE 49 3.5.6 IMPORTIEREN, EXPORTIEREN UND DRUCKEN VON GRAFIKEN 51 3.6 GRAFISCHE BENUTZEROBERFLAECHE (GUT) 52 3.6.1 GUI-LAYOUT 52 3.6.2 GUI-FUNKTIONALITAET 56 3.6.3 GUI AUSFUEHREN UND EXPORTIEREN 57 3.6.4 AUFBAU DES APPLICATION-M-FILE 58 3.7 TIPPS RUND UM DIE MATLAB-FIGURE 60 3.8 UEBUNGSAUFGABEN 63 3.8.1 HARMONISCHES MITTEL 63 3.8.2 EINSCHWING VOR GANG 63 3.8.3 GAUSS-GLOCKE 63 3.8.4 SPIRALE UND DOPPELLIELIX 64 3.8.5 FUNKTION GERADEVEK 65 4 DIFFERENTIALGLEICHUNGEN IN MATLAB 67 4.1 ANFANGSWERTPROBLEME (ODES, DAES UND DDES) 67 4.1.1 GEWOEHNLICHE DIFFERENTIALGLEICHUNGEN (ODES) 67 4.1.2 DIFFERENTIAL-ALGEBRAISCHE GLEICHUNGEN (DAES) 80 4.1.3 DIFFERENTIALGLEICHUNGEN MIT TOTZEITEN (DDES) 83 4.1.4 IMPLIZITE DIFFERENTIALGLEICHUNGEN 86 4.2 RANDWERTPROBLEME FUER GEWOEHNLICHE DIFFERENTIALGLEICHUNGEN 88 INHALTSVERZEICHNIS IX 4.3 PARTIELLE DIFFERENTIALGLEICHUNGEN (PDES) 94 4.4 UEBUNGSAUFGABEN 98 4.4.1 FEDER-MASSE-SCHWINGER 98 4.4.2 ELEKTRISCHER SCHWINGKREIS 98 4.4.3 SPRINGENDER BALL 99 4.4.4 KETTENLINIE 99 5 REGELUNGSTECHNISCHE FUNKTIONEN - CONTROL SYSTEM TOOLBOX 101 5.1 MODELLIERUNG LINEARER ZEITINVARIANTER SYSTEME ALS LTI-MODELLE 101 5.1.1 UEBERTRAGUNGSFUNKTION - TRANSFER FUNCTION TF 102 5.1.2 NULLSTELLEN-POLSTELLEN-DARSTELLUNG - ZERO-POLE-GAIN ZPK 104 5.1.3 ZUSTANDSDARSTELLUNG - STATE-SPACE SS 107 5.1.4 FREQUENZGANG-DATEN-MODELLE - FREQUENCY RESPONSE DATA FRD 108 5.1.5 ZEITDISKRETE DARSTELLUNG VON LTI-MODELLEN 110 5.1.6 ZEITVERZOEGERUNGEN IN LTI-MODELLEN 112 5.2 ARBEITEN MIT LTI-MODELLEN 115 5.2.1 EIGENSCHAFTEN VON LTI-MODELLEN 115 5.2.2 SCHNELLE DATENABFRAGE 118 5.2.3 RANGFOLGE DER LTI-MODELLE 119 5.2.4 VERERBUNG VON LTI-MODELL-EIGENSCHAFTEN 120 5.2.5 UMWANDLUNG IN EINEN ANDEREN LTI-MODELL-TYP 120 5.2.6 ARITHMETISCHE OPERATIONEN 121 5.2.7 AUSWAEHLEN, VERAENDERN UND VERKNUEPFEN VON LTI-MODELLEN 123 5.2.8 SPEZIELLE LTI-MODELLE 126 5.2.9 UMWANDLUNG ZWISCHEN ZEITKONTINUIERLICHEN UND ZEITDISKRETEN SYSTEMEN . 127 5.3 ANALYSE VON LTI-MODELLEN 131 5.3.1 ALLGEMEINE EIGENSCHAFTEN 131 5.3.2 MODELL-DYNAMIK 133 5.3.3 SYSTEMANTWORT IM ZEITBCREICH 141 5.3.4 SYSTEMANTWORT IM FREQUENZBEREICH 145 5.3.5 INTERAKTIVE MODELLANALYSE MIT, DEM LTI- VIEWER 154 5.3.6 ORDNUNGSREDUZIERTE DARSTELLUNG 157 5.3.7 ZUSTANDSBESCHREIBUNGSFORMEN 160 5.4 REGLERENTWURF 165 5.4.1 REGLERENTWURF MITTELS WURZELORTSKURVE 165 5.4.2 REGLERENTWURF MIT DEM CONTROL AND ESTIMATION TOOLS MANAGER UND DEM SISO DESIGN TOOL 169 5.4.3 ZUSTANDSREGELUNG UND ZUSTANDSBEOBACHTUNG 171 5.4.4 REGLERENTWURF MITTELS POLPLATZIERUNG 173 5.4.5 LINEAR-QUADRATISCH OPTIMALE REGELUNG 177 5.5 PROBLEME DER NUMERISCHEN DARSTELLUNG 184 5.5.1 FEHLERBEGRIFF 184 5.5.2 KONDITION EINES PROBLEMS 185 X INHALTSVERZEICHNIS 5.5.3 NUMERISCHE INSTABILITAET 186 5.5. I BEWERTUNG DER LTI-MODELL-TYPEN NACH NUMERISCHEN GESICHTSPUNKTEN .. 187 5.6 UEBUNGSAUFGABEN 187 5.6.1 ERSTELLEN VON LTI-MODELLEN 187 5.6.2 VERZOEGERTE UEBERTRAGUNGSGLIEDER 189 5.6.3 VERZOEGERTE UEBERTRAGUNGSGLIEDER ZEITDISKRETISIERT 190 5.6.4 TYPUMWANDLUNG 191 5.6.5 STABILITAETSANALYSE 191 5.6.6 REGELUNG DER STABILEN PT2-UEBERTRAGUNGSFUNKTION 193 5.6.7 REGELUNG DER INSTABILEN PT2-UEBERTRAGUNGSFUNKTION 194 5.6.8 KONDITION UND NUMERISCHE INSTABILITAET 197 6 SIGNALVERARBEITUNG - SIGNAL PROCESSING TOOLBOX 199 6.1 INTERPOLATION, APPROXIMATION UND ABTASTUNG 199 6.1.1 INTERPOLATION UND APPROXIMATION 199 6.1.2 AENDERUNG DER ABTASTRATE 202 6.2 SPEKTRALANALYSE 203 6.2.1 DISKRETE FOURIERTRANSFORMATION (DFT) 204 6.2.2 AVERAGING 206 6.2.3 FENSTERUNG 206 6.2.4 LEISTUNGSSPEKTREN 208 6.3 KORRELATION 211 6.4 ANALOGE UND DIGITALE FILTER 215 6.4.1 ANALOGE FILTER 215 6.4.2 DIGITALE FIR-FILTER 217 6.4.3 DIGITALE IIR-FILTER 219 6.4.4 FILTERENTWURF MIT PROTOTYP-TIEFPAESSEN 222 6.5 UEBUNGSAUFGABEN 225 6.5.1 SIGNALTRANSFORMATION IM FREQUENZBEREICH 225 6.5.2 SIGNALANALYSE UND DIGITALE FILTERUNG 225 6.5.3 ANALOGER BANDPASS 226 6.5.4 DIGITALER IIR-BANDPASS 226 7 OPTIMIERUNG * OPTIMIZATION TOOLBOX 227 7.1 INLIN E OBJECTS 228 7.2 ALGORITHMENSTEUERUNG 229 7.3 NULLSTELLENBESTIMMUNG 232 7.3.1 SKALARE FUNKTIONEN 232 7.3.2 VEKTORWERTIGE FUNKTIONEN / GLEICHUNGSSYSTEME 236 7.4 MINIMIERUNG NICHTLINEARER FUNKTIONEN 241 7.5 MINIMIERUNG UNTER NEBENBEDINGUNGEN 247 7.5.1 NICHTLINEARE MINIMIERUNG UNTER NEBENBEDINGUNGEN 247 INHALTSVERZEICHNIS XI 7.5.2 QUADRATISCHE PROGRAMMIERUNG 253 7.5.3 LINEARE PROGRAMMIERUNG 256 7.6 METHODE DER KLEINSTEN QUADRATE (LEAST SQUARES) 260 7.7 OPTIMIERUNG EINES SIMULINK-MODELLS 267 7.8 UEBUNGSAUFGABEN 270 7.8.1 NULLSTELLENBESTIMMUNG 270 7.8.2 LOESEN VON GLEICHUNGSSYSTEMEN 270 7.8.3 MINIMIERUNG OHNE NEBENBEDINGUNGEN 270 7.8.4 MINIMIERUNG UNTER NEBENBEDINGUNGEN 270 7.8.5 AUSGLEICHSPOLYNOM 271 7.8.6 CURVC FITTING 271 7.8.7 LINEARE PROGRAMMIERUNG 271 8 SIMULINK GRUNDLAGEN 273 8.1 STARTEN VON SIMULINK 273 8.2 ERSTELLEN UND EDITIEREN EINES SIGNALFLUSSPLANS 277 8.3 SIMULATIONS- UND PARAMETERSTEUERUNG 278 8.4 SIGNALE UND DATENOBJEKTC 280 8.4.1 ARBEITEN MIT SIGNALEN 280 8.4.2 ARBEITEN MIT DATENOBJEKTEN 282 8.4.3 DER MODEL EXPLORER . . 284 8.5 SIGNALERZEUGUNG UND -AUSGAEBE 284 8.5.1 BIBLIOTHEK: SOURCES - SIGNALERZEUGUNG 285 8.5.2 BIBLIOTHEK: SINKS UND SIGNAL LOGGING 290 8.5.3 DER SIGNAL & SCOPE MANAGER 299 8.6 MATHEMATISCHE VERKNUEPFUNGEN UND OPERATOREN 300 8.6.1 BIBLIOTHEK: MATH OPERATIONS 300 8.6.2 BIBLIOTHEK: LOGIC AND BIT OPERATIONS 303 8.7 SIMULATIONSPARAMETER 304 8.7.1 DIE CONFIGURATION PARAMETERS DIALOGBOX 304 8.7.2 FEHLERBEHANDLUNG UND SIMULINK DEBUGGER 317 8.8 VERWALTUNG UND ORGANISATION EINES SIMULINK-MODELLS 318 8.8.1 ARBEITEN MIT CALLBACK-ROUTINEN 318 8.8.2 DER MODEL BROWSER 322 8.8.3 BIBLIOTHEKEN: SIGNAL ROUTING UND SIGNAL ATTRIBUTES - SIGNALFUEHRUNG UND -EIGENSCHAFTEN 323 8.8.4 DRUCKEN UND EXPORTIEREN EINES SIMULINK-MODELLS 328 8.9 SUBSYSTEME UND MODEL R.EFERENCING 328 8.9.1 ERSTELLEN VON SUBSYSTEMEN / BIBLIOTHEK: PORTS &. SUBSYSTEMS 328 8.9.2 MASKIERUNG VON SUBSYSTEMEN 333 XII INHALTSVERZEICHNIS 8.9.3 ERSTELLEN EINER EIGENEN BLOCKBIBLIOTHEK 336 8.9.4 MODEL REFERENCING 338 8.10 UEBUNGSAUFGABEN 341 8.10.1 NICHTLINEARE DIFFERENTIALGLEICHUNGEN 341 8.10.2 GRAVITATIONSPENDEL 342 9 LINEARE UND NICHTLINEARE SYSTEME IN SIMULINK 345 9.1 BIBLIOTHEK: CONTINUOUS ZEITKONTINUIERLICHE SYSTEME 345 9.2 ANALYSE EINES SIMULINK-MODELLS 350 9.2.1 LINEARISIERUNG MIT DER LINMOD-BCFEHLSFAMILIE 350 9.2.2 BESTIMMUNG EINES GLEICHGEWICHTSPUNKTS 354 9.2.3 LINEARISIERUNG MIT DEM SIMULINK CONTROL DESIGN 356 9.3 BIBLIOTHEK: DISCONTINUITIES - NICHTLINEARE SYSTEME 359 9.4 BIBLIOTHEK: LOOKUP TABIES - NACHSCHLAGETABELLEN 362 9.5 BIBLIOTHEK: USER-DEFINED FUNCTIONS BENUTZER-DEFINIERBARC FUNKTIONEN .. 364 9.5.1 BIBLIOTHEKEN: MODEL VERIFICATION UND MODEI-WIDE UTILITIES- PRUEFBLOECKE UND MODELL-EIGENSCHAFTEN 367 9.6 ALGEBRAISCHE SCHLEIFEN 369 9.7 S-FUNKTIONEN 370 9.8 UEBUNGSAUFGABEN 377 9.8.1 MODELLIERUNG EINER GLEICHSTROM-NEBENSCHLUSS-MASCHINE (GNM) 377 9.8.2 MODELLIERUNG EINER PULSWEITENMODULATION (PWM) : 7.^ 9.8.3 AUFNAHME VON BODE-DIAGRAMMEN 37 9 10 ABTASTSYSTEME IN SIMULINK 381 10.1 ALLGEMEINES 381 10.2 BIBLIOTHEK: DISCRETE - ZEITDISKRETE SYSTEME 382 10.3 SIMULATIONSPARAMETER 385 10.3.1 REIN ZEITDISKRETE SYSTEME 385 10.3.2 HYBRIDE SYSTEME (GEMISCHT ZEITDISKRET UND ZEITKONTINUIERLICH) 386 10.4 DER MODEL DISCRETIZER 389 10.5 UEBUNGSAUFGABEN 391 10.5.1 ZEITDISKRETER STROMREGLER FUER GNM 391 10.5.2 ZEITDISKRETER ANTI-WINDUP-DREHZAHLREGLER FUER GNM 391 11 REGELKREISE IN SIMULINK 395 11.1 DIE GLEICHSTROM-NEBENSCHLUSS-MASCHINE GNM 395 11.1.1 INITIALISIERUNG DER MASCHINENDATEN 396 11.1.2 SIMULINK-MODELL 397 INHALTSVERZEICHNIS XIII 11.2 UNTERSUCHUNG DER SYSTEMEIGENSCHAFTEN 399 11.2.1 UNTERSUCHUNG MIT SIMULINK 399 11.2.2 UNTERSUCHUNG DES LINEARISIERTEN MODELLS MIT MATLAB UND DER CONTROL SYSTEM TBOLBOX 400 11.2.3 INTERAKTIVE UNTERSUCHUNG EINES MODELLS MIT SIMULINK CONTROL DESIGN ... 402 11.3 KASKADENREGCLUUG 405 11.3.1 STROMREGELUNG 405 11.3.2 DREHZAHLREGELUNG 407 11.4 ZUSTANDSBCOBACHTER 410 11.4.1 LUENBERGER-BEOBACHTER 412 11.4.2 STOERGROESSEN-BEOBACHTER 413 11.5 ZUSTANDSREGELUNG MIT ZUSTANDSBEOBACHTER 415 11.6 INITIALISIERUNGSDATEIEN 419 11.6.1 GLEICHSTROM-NEBENSCHLUSS-MASCHINE 419 11.6.2 STROMREGELUNG 419 11.6.3 DREHZAHLREGELUNG 420 11.6.4 GRUNDEINSTELLUNG ZUSTANDSBEOBACHTER 420 11.6.5 ZUSTANDSBEOBACHTUNG MIT LUENBERGER-BEOBACHTER 421 11.6.6 ZUSTANDSBEOBACHTUNG MIT STOERGROESSEN-BEOBACHTER 421 11.6.7 ZUSTANDSREGELUNG MIT ZUSTANDSBEOBACHTER 422 11.6.S ZUSTANDSREGELUNG MIT LUENBERGER-BEOBACHTER 422 11.6.9 ZUSTANDSREGELUNG MIT STOERGROESSEN-BEOBACHTER 423 11.7 UEBUNGSAUFGABEN 424 11.7.1 ZUSTANDSDARSTELLUNG GNM 424 11.7.2 SYSTEMANALYSE 424 11.7.3 ENTWURF EINES KAIMAN-FILTERS 425 11.7.4 ENTWURF EINES LQ-OPTIMIERTEN ZUSTANDSRCGLERS 425 12 STATEFLOW 427 12.1 ELEMENTE VON STATEFLOW 428 12.1.1 GRAFISCHE ELEMENTE EINES CHARTS 430 12.1.2 CHART-EIGENSCHAFTEN UND TRIGGER-METHODEN 439 12.1.3 NICHTGRAFISCHC ELEMENTE EINES CHARTS 441 12.2 STRUKTURIERUNG UND HIERARCHIEBILDUNG 446 12.2.1 SUPCRSTATES 447 12.2.2 SUBCHARTS 452 12.2.3 GRAFISCHE FUNKTIONEN 453 12.2.4 TRUTH TABLCS 455 12.2.5 EMBEDDED MATLAB FUNCTIONS 459 12.2.6 EMBEDDED SIMULINK FUUCTIONS 460 12.3 ACTION LANGUAGE 461 12.3.1 NUMERISCHE OPERATOREN 461 12.3.2 LOGISCHE OPERATOREN 461 XIV INHALTSVERZEICHNIS 12.3.3 UNAERE OPERATOREN UND ZUWEISUNGSAKTIONEN 462 12.3.4 DETEKTION VON WERTAENDERUNGEN 463 12.3.5 DATENTYP-UMWANDLUNGEN 464 12.3.6 AUFRUF VON MATL AB-FUNKTIONEN UND ZUGRIFF AUF DEN WORKSPACE 464 12.3.7 VARIABLEN UND EVENTS IN ACTION LANGUAGE 466 12.3.8 TEMPORALLOGIK-OPERATOREN 468 12.4 ANWENDUNGSBEISPIEL: GETRAENKEAUTOMAT 469 12.5 ANWENDUNGSBEISPIEL: STEUERUNG EINES HEIZGEBLAESES 472 12.6 ANWENDUNGSBEISPIEL: SPRINGENDER BALL 474 12.7 UEBUNGSAUFGABEN 476 12.7.1 MIKROWELLENHERD 476 12.7.2 ZWEIPUNKT-REGELUNG 477 SYMBOLVERZEICHNIS 479 LITERATURVERZEICHNIS 483 INDEX 487
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