mathcad清华教材
一本不错的mathcad书籍,在家看看吧常用数学软件丛书M ahead2000实用教程郑桂水等编著F荤原北京田书在版编目(CIP)数据Mathcad200实用教程/郑桂水等编著.北京国防工业出版社,2000.9(常用数学软件从书)ISBN7-118-02320Ⅰ.M...Ⅱ.郑、Ⅲ.数值计算一应用软件,Methed12000Ⅳ.0245中国版本图书馆CP数据核字(20)第26933号囤·聿宫照社出版发行北京市海淀区紫竹院南路23号〔邸政圳码1K44河飞酸乌.厂印刚新华书店经兽开本787×1002116印张16填39千字2000年9月第1版2000年9月北京郸1次印刷印效:1—4000册定价:24.00元本节如有印骏错误我杜负资调换〕前言Mathod是Mt五So公司推出的一个交互式的数学文字软件。该软件定位于向大教师学生工程人员提供一个兼备文字处理、数学和图形能力的集成工作环境,以使他们能方便地准备教案、完成作业和准备科学分析报告。 Mathcad在对待效值计算、符号分析、文子处埋图形能力的开发上,不以专业水准为追求,而尽力集各种功能为一体。需讲究精度、速度、算法稳定性的数值计算问题和需终复杂推理的符号运算问趣,都不是Mathcad所致力解决的目标。Mathcad有三大“面向大众”的特点:1. Mathcad的数学式同平常文稿中的书写格式一样,因而形象、直观便于阅读。用户可以按习惯的标准书写格式输人数学公式方程组和矩阵计算机能直接给出或数字或符号或图形的结果,用户无须考虑方法以及中间步骤。2. Mathcad生成的“电子书籍”中的指令、函数、图形都是“活的”,指令中的任何参数的变化都会使相应的结果发生改变3.灵活的“便笺”式的文字处理功能:可以输人文本,对方程、公式或图形进行注释和说明,从而生成各种报告和科学论文Mathcad可以处理各种数值运算,如数值的代数运算、复数运算、矢量和矩阵运算解方程与方程组徽分和积分的数值解、插值运算、微分方程求解等。 Mathcad在加人软件包自带的Mapd插件后还能进行符号运算,如因式分解符号徽积分、解符号方程级数与变换等。 Methed还可以绘制二维和二维图形,通过对图形结果的分析,使用户对问题的理解更加形象。 Mathcad还可以制作动画,所制作的动可以脱离 Mathcad而直接在Windows里播放。除了上述的数值运算、符号运算、图形和动画功能外, Mathcad还可以进行文字输人,以便生成论文和报告本书包括12章内容安排如下;第1章和第2章介绍 Mathcad2000的用途及基本用法。第3章介绍如何利用 Mathcad进行基本的算术与代数运算。第4章介绍 Mairead的矢量和矩阵运算。第5章介绍如何利用 Mathcad求解方程和方程组,以及如何利用 Mathcad进行规划求解等第6章介绍 Mathcad的符号运算功能。第7章和第8章介绍 Mathcad的图形功能,包括二维图形和三维图形。第9章介绍 Mathcad分析数据的功能。第10章介绍微分方程的求解。第11章介绍Mthd的编程功能。个+2Ⅳ第12章介绍如何利用 Mathcad制作动画Mathcad的功能十分强人,本书只能对读者起一个人门和引路的作用,如果要使用好Mathcad,发搁它的强大功能,需要读者多加练习,提高技巧。由于作者的水半有限,时间仓促,书中定有不少的疏漏和欠妥之处,恳请读者批评指除∫面卜著名的編著者以外,参加本书编著工作的同志还有:黄建森、林振宇、许宁林章庆藤小香、袁军冯曙红刘浪、张越胜、黄重阳、粱祥龙杨旺平、张晓等人,在此一并表示感谢。编著者内容简介本书介绍了 Mathcad的基础慨念和操作,循序渐进地讨论 Mathcad2000的使用方法,以便读砻能在较短时间内学会使用 Mathcad2000本书共分12章,内容包括: Mathcad的基本概念; Mathcad数值运算,如数犢的代数运算、复数运算、矢量和矩阵运算、解方程与方程维、微分和积分的数值锵捕值运算微分方程求解等; M athenai的符号运算,如因式分解、符号微积分解符号方程,级数与变换等; Mathcad的图形功能,包括绘制维图形、三维图形和动画.另外附录A介绍了 M ahead的内部数,附录R介绍了 athecate的错i信息,附录C介绍 M alcali的键盘操作。本书图文并茂,示例丰富,易学易用c可作为相关专业高校教材,或计算机培训班教材,也适合于非计算机专业的各类研究设计人员、计算机揲作人员及大 Mathcad用户参考。目录第1章 Mathcad筒介…1.1什么是 Mathcad………2 Mathcad的用途1.3运行环竞…………第2章 Mathcad入门會會■■■俨口■■自血自『會■自自會自【曾十自4會■忄曾血嚯會曾早中1!會自?甲2,1 Mathcad主窗口…,…"…":·日a2.2基本概念和基本操作2.2.1M盘 thad二作表…h●◆如■■●ψ■■pψφd■ψφb4d↓db中‘b4如d命ph甲↓2.2.2变量……56223函数………………2.2.4建立数学式上』L■县·』↓晶■■_↓b■↓晶昌■22.5編辑数学式2,2,6范围变量血山2.2.7区域操作………………,,…………2.3文本…b啬申咖4如bb4如4中吾b自··吾B吾吾日·B·吾山.·‘b山4442.3.1入文本13232在文本中插入数学区域……2.33摑入超级链接唱d■唱p山d24 Mathcad主菜单……1524.1File莱单………l524.2lit菜单●中·幽162.4.3View菜单24.4Ⅰnert菜单■■■q●幽PP中■}曾俨申■自P罾冒晋■■■冒俨『■鲁■■4b■192.4.5 Furmat菜单…,…………2024,6Math菜单……中d如d●p242.4菜单27248 Window菜单与Help萸堂292.5工具栏……292.5.1 Standard工具拦…………P平冒■■■冒冒P………2925.2 Formatting工具烂甲F口号■25.3Math工具栏292,5.4 Calculator l具誉甲『冒4昏『甲■個冒bb■Ⅵ2.5,5 Evaluation工具栏■■■↓p■冒司P■;↓■冒P中tP◆可中曾·F·自·_■■_口口·m■·■■·■■■·■■日。■日■302.5.6 Calculus工具拦32.5.7 Boolean工具栏32.5.8 Greek.具栏……………………………32第3章算术与代效算333.1基4代数运算……………333.1.1四则运算及乘方开方运算P日+F:::P日4■■@Pqp■司●即…33.1.2范围变量口d■■■■d…………………………353.2两数运算……:353.2.1函数射输入…353.2.2三角函数及反三角函数…………………■中中4鲁P自中………53.2.3对数函数与指数函数…373.2.4双曲函数与反双曲涵数……3.2.5整数函数……·"…………*………………………………383.26随机数生成数…自■自■■■自唱自■■自■■■·b■■自自■■自b■自白■·聊4●即幽“血d咖●p申电咖_电即D申司自■看38327求整函数3.28条件函数…393.3微分与积分…………………………………………………………………………403,3,1分运算………………3.32积分运算……∴……·423.4复数运算■b■口■bh■d■bh■■■h■■hdh■■b■■■■hbd晶最b■■凸■b山■晶bb■■山■昌bb山凸-433.4.1复数实郣和虚部画口■口■口■■■■433.4.2复数福角与复数的嫫…343复数四则运算与乘方开方运算■■■■■口■■■■■■■■■344复数的函数运算………………………………………………4534.5共轭复数4534.6复数的傲积分运算453.5使用单位…■■罪■二晶b■■晶晶↓晶■■备‘■■↓昌■■L■■晶晶晶■■↓q甲L4635.1对一个变应用单位…352带单位计算…4735.3自定义单位自···即中自中P··中中中4号·中中宁中會自‘T『日TP『日日35.4有关单位的选项↓L■晶■■■晶↓L■■郾福昌■■↓■■·晶昌b↓「●』轟bb中↓鼻b·ψb山↓山古一+b山·=—48第4章矢量与矩阵4.1矩阵工具栏……;r………………∴………504.2创建矢量和矩阵………………514.2.1直接输入矢量或矩阵…4.2.2通过表达式生成矩阵………………■■■一■■■■■■…………524.2.3输入输出数据又件■………524.2.4通过表格输入矩阵…53Ⅶ4.3矢量运算◆日‘日a+b日.··a·日日目p日导日日电●p■p中■自■血4.3.1矢量的加减运算及数乘……………………………………………544.3.2矢量的数量积b曲p血p@■…………554.3.3矢量的向量积……………………………………………………………"…554.3.4矢量的和…554.4矩阵运算P■血……554.4.1矩阵加减和数乘■■d■■■↓b●d■b■h●bψd谭b如p·q。pdb口·P■554.4.2矩阵的转置与矩阵相乘甲·■口■p■■■■d4.4.3方阵行列式值、逆炬阵和乘方………564,5矩阵的合并与提取子矩阵…………………………………………574.5.1先阵元素.·4·日日·日·4·日“·日44中◆4中卓!■!甲■■■昏■■■晋■■命如bd如看最bd+p■口■●pm司4.5.2矩阵合并…4.5.3提取子矩阵………………………"….……-5846矩阵的特征值与特征矢量………警冒肀■噜鲁會中q■■■■q晋■■唱■h昌■凸西』晶■■■如■ ta p■4.6,1求短阵的所有特征值…■·中中鲁4.6.2求矩阵的所有特征矢量……594.6.3求对应于某一特征值的特征矢量594.6.4疒义特征值和特征矢量昏■■q■■噜哂↓■■■↓■■聊命L64.7其他矩阵函数……………4.7.1特殊矩阵…………·申暗D日■·日日q日↓日日日日日日%吾↓↓4↓.“晶4a=-a+日b平m日t鲁曾中曾會64.7.2矩阵的特性函数4.8矩阵的分解4.8.1矩阵的奇异值分解晶b山↓b■■4.8.2矩阵的QR分解……………………………………………………634.8.3矩阵的LU分解484对称正定炬阵的 Cholesky分解……r654.9矢量和矩阵的排序冒會P會中·自4冒『■■k■山4七晶db…………654.9.1求最大和最小元素值4.92矢量排序……■口◆·■■中■■■·『■自■4即493炬阵排序……■■■·■日■會卓-·鲁·■■■■■■即日_●4.10矩阵的矢量化运算1■t曾自』會■■d■■■■算5章方程与规划求解……685.1解一元方程…………………■口■申···D■··争■■···■■··■■·曹鲁P◆血qt翟■■■↓■■■晋bdd古db5.1.1解一元項式方程■自『自血血冒伽自由司即看●·甲甲司血曲血曲■餐5.12求解其他一元方程………………………………695.13求解精度…………………·詈『中自詈會◆■斷自■■斷■自■■即■■q噌·■口·阜咱嘈啁◆φ◆嘻p申p■昏▲■■■昏baad705.I4求解一组带参数的方程………7l52线性方程组…………:753非线性方程组血d血身b●…72
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电力电子应用技术的MATLAB仿真 林飞杜欣
pdf，学习现代电力电子技术搭仿真很好用的一本教材，适合初学者及有一定研究需求的人使用电力电子四用技市的林飞杜欣编著MATLAID真忄用电力出照www.cepp.com.gh内容提要为了满足电力电子专业及其相关领域人员对计算机仿真知识的需求,使其掌握当前先进的计算机仿真工具,特编写本书。本书首先介绍了 MATLAB软件及其图形仿真界面 Simulink的基础应用知识,详细介绍了用于电力电子仿真的 SimPowerSystems中的各模块库,然后列举了DC-DC变换、DC-AC变换、AC-DC变换、直流调速、父流调速等方面的应用。全书通过大量实例介绍了电力电子应用技术的仿真方法和技巧。本书适用于高等学校电力电子专业及其相关专业的教材,也可供相关专业的工程技术人员学习和参考图书在版编目(CP)数据电力电子应用技术的 MATLAB仿真/林飞,杜欣编著.一北京:中国电力出版社,2008ISBN978-7-5083-7953-1I.电…Ⅱ.①林…②杜…Ⅲ.电力电子学-系统仿真-软件包, MATLABⅣ.TM1中国版本图书馆CIP数据核字(200)第153247号责任编辑:孙芳责任校对;王开云责任印制:郭华清书名:电力电子应用技术的 MATLAB仿真主编;林飞杜欣出版发行:中国电力出版社地址:北京市三里河路6号邮政编码:100044电话:(010)68362602传真:(010)68316497印刷:航远印刷有限公司开本尺寸:185mmx260mm印张:19字数:476千宇书号:ISBN978-7-5083-7953-1版次:209年1月北京第1版印次:2009年1月第1次印刷印数:0001-3000册定价:3200元敬告读者本书封面贴有防伪标签,加热后中心图案消失本书如有印装质量问题,我社发行部负退换版权专有翻印必究前言电力电子应用技术综合了微电子、电路、电机学、自动控制等多学科知识,是电能变换与控制的核心技术,在工业、能源、交通、国防等各个领域发挥着越来越重要的作用然而,由于电力电子器件所固的非线性特性,使得对电力电子电路及系统的分析十分困难。现代计算机仿真技术通过在计算机平台上模拟实际的物理系统,为电力电子电路及系统的分析提供了有效的方法,大大简化了电力电子和传动系统的分析与设计过程,成为相关专业学生和工程技术人员学习和研究电力电子应用技术的重要手段。计算机仿真需要用数学模型代替实际的电力电子装置,通过数值方法求解数学方程,获得电力电子电路及系统中各状态变量的运动规律。但是,复杂的数学建模、数值计算及编程过程仍然需要耗费巨大的工作量,阻碍了计算机仿真技术在工程中的应用为此,出现了 PSPICE、 SABER、 MATLAB等适用于电力电子电路及系统仿真的专用仿真软件。这些软件将各种功能子程序模块化,提供了完善的部件模型,用户只需简单的操作便可完成给定系统的仿真模型,成为广大学生和工程技术人员在学习、科研和开发过程中的必备丁具早期的 MATLAB软件主要用于数值计算及控制系统的仿真和分析,经过多年不断地扩展,目前涉及通信、信号处理、电气工程、人工智能等诸多领域,已经成为风靡全球的科学讣算软件。 MATLAB中提供的“ SimPowerSystems”,是进行电力电子系统仿真的理想工具与 PSPICE和 SABER等仿真软件进行器件级别的仿真分析不同, SimPowerSystems中的模型更加关注器件的外特性,易于与控制系统相连接。 SimPowerSystems模型库屮包含常用的电源模块、电力电子器件模块、电杋模型以及相应的驱动模玦、控制和测量模块,使用这些模块进行电力电子电路系统、电力系统、电力传动等的仿真,能够简化编程工作,以直观易用的图形方式对电气系统进行模型描述。本书正是基于该软件,向读者详细介绍电力电子应用技术的仿真方法和技巧本书可以分为两大部分:前三章属于基础知识部分,介绍了 MATLAB、 Simulink及SimPowerSystems的基木使用方法;后六章属于应用部分,分别从DCDC、DCAC、ACDC直流调速、交流调速及其他应用等六个方面介绍了相关的基础理论及仿息方法。本书力求浅显易懂,通过实例介绍仿真软件的使用方法,引导读者灵活应用书中的知识,从而进步实现自己的应用目标本书体现了如下特点:(1)内容新颖,结合目前最新版本的 MATLAB R2008a进行介绍(2)编排合理,筒单介绍电力电子应用技术的基础理论,并在此基础上详细描述了仿真模型的建立、设置、运行及分析过程。(3)通过大量实例使读者易于掌握仿真软件的使用方法本书编写过程中,林飞、杜欣确定了本书的编写大纲。第1、2、6、7章由杜欣、黄少芳撰写;第3、4章由冉旺、林飞撰写;第5、8、9章由林飞揆写。林飞负责全书的统校和审定工作。感谢研究生马亮、赵坤、盛彩飞、黄泳均、李明娟等同学,为本书提供了相关的仿真实例。编写过程中,本书参阅了许多国内外论文、论著,主要的都已列举于参考文献部分,在此向所有作者们表示深深的谢意!北京交通大学电气工程学院暨电力电子研究所为本书的出版给予了极大的支持,作者的家人、朋友和同事都以不同的方式为本书的出版给予了关怀与帮助,在此一并表示感谢!由于本书涉及范围广,作者学识有限,加之时间仓促,难免会有疏漏或不当之处,恳请读者批评指正编者2008年8月于北京交通大学目解录前吉第1章 MATLAB基础知识11 MATLAB简介……12 MATLAB环境………………213 MATLAB基本应用…1.31数据结构1.32数值运算1413.3程序设计基砷……………17134 MATLAB的基本绘图21第2章 Simulink环境和模型库…2521系统仿真( Simulink)环境………………………………………………2521.1 Simulink工作环境…………导要………25212 Simulink的基本操作29213创建 Simulink仿真模型……322.1.4创建 Simulink仿真模型的子系统……………………3922认识 Simulink的重要模块库23S-函数的设计方法◆中中·卧。省●52第3章 SimpowerSystems模型库……………………593. 1 SimPowerSystems模型厍概述5931.1 SimPowerSystems模型库简介……312 SimPowerSystems模型库内容………6032电源库a.曲自血A自品品自B看品自自省曲会·DD68321直流电压源………68322交流电压源……68323三相可编程电压源曲看。甲甲鲁即■P●。·群甲甲一一33元器件厍3.31断路器…703.3.2串联RIC支路…看D■自1萝看p山71333变压器………7334电机库…7535电力电子库3.5.1绝缘栅双极型品体管…………79352二极管80353通用桥式电路8136应用库37其他模块库3.71控制模块………833.72测量模块……………………8638图形用户界面…86381调用方法…………………8638.2属性参数对话框…383 Steady State Voltages and Currents窗口…88384 Initial States Setting窗口89385 Load Flow and machine initialization窗口●口q●看中D甲看甲要·鲁要导●38.6 Link to the lti viewer窗口…pD●看●罪香■44命甲甲甲p即命●■命自杳命命自■……90387 Impedance vs. Frequency Measurement窗口…38.8快速傅里叶分析工具窗口…··甲··副帝·新看·耳自389磁滞设置工具窗口鲁Dp,鲁d●看罪中甲d中中垂命卡备…9239应用举例……………93第4章DC-DC电路的仿真……………………………94.1降压(Buck)变换器…4,2升压( Boost)变换器………鲁鲁寸聊,年■即甲卧命申4■中■■10643升降压(Buck- Boost)变换器11444丘克(Cuk)变换器c看翻曾普晋4曹曾自看动11945带隔离变压器的DCDC变换器………………………12241单端正激变换器( Forward Converter)……………………………………123452单端反激变换器( Flyback Converter)…124第5章DC-AC电路的仿真====12951方波逆变电路…………………………………………12951单相方波逆变电路1295112三相方波逆变电路……………13252单相PwM逆变电路…………着m·d音即自费目即自唱组省……………………………136521双极性SPwM……136522单极性SPWM…142523倍频SPWM53三相PwM逆变电路………………………………148531SPWM逆变电路直中●命吾即甲是中532死区时间的影响151533电流跟踪PwM自斯甲要即量p自日日qq自·d电………………154534空间矢量PWM…………………………15854多电平逆变电路……………162第6章AC-DC电路的彷真……1686.1电容滤波的不可控整流电路……咖卡自冒甲看■1非168611电容滤波的单相不可控整流电路1686.12电容滤波的三相不可控整流电路如l萨m罪62单相有源功率因数校正电路仿真……………………………………18063桥式相控整流电路……187631单相桥式全控整流电路……18763.2三相桥式全控整流电路64PWM整流电路200第7章直流调速系统的仿真………2087.1晶闸管开环直流调速系统仿真……………………2087.2转速单闭环直流调速系统仿真…117.3带电流截止负反馈的无静差转速负反馈调速系统2157.4转速电流双闭环直流调速系统仿真…217第8章交流调速系统的仿真4…………2228.1异步电机的恒压频比控制…………………………………………22281.1异步电机的稳态数学模型…22281.2基于稳态模型的恒压频比控制●非自垂自自自自自自自日非自·非阜自自dD自P章自自·D。●·Dd自……22682异步电机的矢量控制230821坐标变换与异步电机的动态模型230822转子磁场定向矢量控制……………………………………23583异步电机的直接转矩控制…………2468.31直接转矩控制基本原理………2468.3,2直接转矩控制系统…………24784永磁同步电机矢量控制2528.5无刷直流电机控制···本.4.非命自4··自自命单….·255第9章其他应用…………--26191镍氢电池模型………26192配网静止同步补偿器269,3有源电力滤波器…………D音2739.4Ⅴ SC-HVDO……………………………………………………27895混合动力汽车28496双馈风力发电系统…289参考文献中;,p日。自e非自单日q日a;日p卡日p·即甲甲是号早举可中4自司◆……295MATLAB基础知识MATLAB软件语言系统是当今流行的第四代计算机语言,由于它在科学计算、数据分析、系统建模与仿真螅、图形图像处理、网络控制、自动控制、通信系统、DSP处理系统、航天航空、生物医学、财务、电子商务等不同领域的广泛应用以及自身的独特优势,目前 MATLAB受到各研究领域的推崇和关注。学习一种软件,首先需要了解它的特点、使用环境、最基本的使用方法和重要的操作技巧。本章的日的在于使 MATLAB软件的初学者,能够借助本章的学习,为深入理解后续章节的内容,奠定必要的知识与方法基础。11 MATLAB简介1980年,美国的 Cleve moler博士在新墨西哥大学讲授线性代数课程时,发现采用高级语言编程极为不便,于是建立了 MATLAB( Matrix Laboralory的缩写),即矩阵实验室,早期开发 MATLAB软件是为了帮助学校的老师和学生更好地授课和学习。1984年,由美国MathWorks公司推出了商业版,经过二十余年的不断升级,目前 MATLAB最新版本为 MATLABR2008a。由于使用 MATLAB编程运算与进行科学计算的思路和表达方式完全一致,所以不像学习Basic、 Fortran和C语言等其他高级语言那样难以掌握,用 MATLAB编写程序犹如在演算纸上排列出公式与求解问题。在这个环境下,对所要求解的问题,用户只需简单地列出数学表达式,其结果便会由 MATLAB以数值或图形方式显示出来。从 MATLAB诞生开始,由于其高度的集成性和应用的方便性,以及它能非常快捷地实现科研人员的设想并节省科研时间,在高校中得到了广泛的应用与推广。它可以很方便地进行图形化输入输出,同时还具有丰富的函数库(工具箱),极易实现各种不同专业的科学计算功能。另外, MATLAB和其他高级语言也具有良好的接口,可以方便地与其他语言实现混合编程,这都进一步拓宽了它的应用范围和使用领域。在各大高等院校, MATLAB软件正在成为对数值、线性代数以及其他一些高等应用数学课程进行辅助教学的有力工具;在工程技术界, MATLAB软件也被用来构建与分析一些实际课题的数学模型,其典型的应用包括数值计算、算法预设计与骑证,以及一些特殊矩阵的计算应用,如统计、图像处理、自动控制理论、数字信号处理、系统识别和神经网络等。它包括了被称作工具箱( Toolbox)的各类应用问题的求解工具。工具箱实际上是对 MATLAB软件进行扩展应用的一系列 MATLAB函数(称为M函数文件),它可用来求解许多学科门类的数据处理与分析问题
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