MATLAB编程与汽车仿真应用

MATLAB 拥有丰富的算法工具箱，在图形可视化、科学计算、系统分析与控制仿真、图像处理等方面功能强大，是目前世界上流行的仿真计算软件之一，已经成为世界各地的学生、科研和工程技术人员使用的创新工具。

为了提高汽车设计水平，汽车仿真在汽车产品开发过程中越来越重要，MATLAB 在汽车仿真中的应用越来越广泛，已经成为车辆工程专业学生和从事汽车研发的科研和工程技术人员的技能。

本书共分五章：章介绍了MATLAB 的图形可视化，包括二维图形的绘制、三维图形的绘制、统计图形的绘制、动画的制作以及图形可视化在汽车仿真中的应用实例；第二章介绍了MATLAB 的科学计算，包括科学计算基础知识、数据插值、数据拟合、矩阵运算、极限与级数运算、导数与积分运算、方程组求解以及科学计算在汽车仿真中的应用实例；第三章介绍了MATLAB的系统分析方法，包括系统模型类型、时域分析法、根轨迹分析法、频域分析法以及系统分析法在汽车仿真中的应用实例；第四章介绍了MATLAB 的系统控制技术，包括PID 控制技术、控制技术、模糊控制技术以及系统控制技术在汽车仿真中的应用实例；第五章介绍了MATLAB 的图像处理技术，包括图像的读取和显示、图像的点运算、图像的几何变换、空间域图像增强、频率域图像增强、彩色图像处理、形态学图像处理、图像分割以及图像处理技术在汽车仿真中的应用实例。每章末尾都有练习题，便于学生复习和训练，巩固主要学习内容，提高学习效果，也便于教师组织授课。本书所有程序都经过笔者调试并运行，每条程序都有注释，方便无MATLAB 基础者阅读和使用。本书附录给出了6 个汽车仿真综合实训项目，供学习者选做。

在本书编写过程中，陈溢、林仁豪、薛振杰、余汪江、常广亮给予了支持，在此一并表示深切的谢意。

由于笔者水平和经验所限，书中不妥之处在所难免，敬请读者指正。

编著者

《MATLAB编程与汽车仿真应用》详细介绍了MATLAB中的图形可视化、科学计算、系统分析方法、系统控制技术、图像处理技术的各种使用命令和编程方法，以及在汽车仿真中的应用。本书结合167个例题，详细讲解了MATLAB的使用和编程方法，所有例题都提供了原程序，每条程序都有注释，便于学习者快速掌握MATLAB。每章后都有练习题，附录中还给出了6个汽车仿真综合实训项目，供读者选做。

本书内容丰富，实用性强，所选例题、练习题和综合实训项目都是在学习和工作中实际遇到的案例。本书可作为高等院校MATLAB学习的教材，也可作为广大教育工作者、科研和工程技术人员的参考用书。

崔胜民，哈尔滨工业大学（威海），教授，主要研究方向是汽车系统动力学与控制、新能源汽车技术和特种车辆等，主持完成各类科研项目20余项，发表论文60余篇，培养各类研究生120余人，编著有《新能源汽车技术解析》《现代汽车技术解析》《智能网联汽车新技术》《智能网联汽车先进驾驶辅助系统关键技术》《一本书读懂新能源汽车》《一本书读懂智能网联汽车》《基于MATLAB的车辆工程仿真实例》《基于MATLAB的新能源汽车仿真实例》等多本图书。

章　基于MATLAB 的图形可视化　/ 1

　　节　二维图形的绘制　/ 1

　　第二节　三维图形的绘制　/ 12

　　第三节　统计图形的绘制　/ 18

　　第四节　动画的制作　/ 23

　　第五节　应用实例　/ 25

　　　应用实例一　发动机万有特性曲线的绘制　/ 25

　　　应用实例二　汽车驱动力曲线的绘制　/ 28

　　　应用实例三　电机效率MAP 图的绘制　/ 29

　　练习题　/ 31

第二章　基于MATLAB 的科学计算　/ 32

　　节　科学计算基础知识　/ 32

　　第二节　数据插值　/ 38

　　第三节　数据拟合　/ 51

　　第四节　矩阵运算　/ 59

　　第五节　极限与级数运算　/ 67

　　第六节　导数与积分运算　/ 71

　　第七节　方程组求解　/ 77

　　第八节　应用实例　/ 89

　　　应用实例一　发动机试验数据曲线拟合及绘图　/ 89

　　　应用实例二　轮胎侧向力和回正力矩模型的推导　/ 92

　　　应用实例三　汽车质心侧偏角和横摆角速度传递函数的推导　/ 93

　　练习题　/ 94

第三章　基于MATLAB 的系统分析方法　/ 96

　　节　系统模型类型　/ 96

　　第二节　时域分析法　/ 107

　　第三节　根轨迹分析法　/ 119

　　第四节　频域分析法　/ 128

　　第五节　应用实例　/ 136

　　　应用实例一　基于传递函数的汽车时域特性仿真　/ 136

　　　应用实例二　基于状态空间模型的汽车时域特性仿真　/ 138

　　　应用实例三　基于传递函数的汽车频域特性仿真　/ 140

　　练习题　/ 142

第四章　基于MATLAB 的系统控制技术　/ 144

　　节　PID 控制技术　/ 144

　　第二节　控制技术　/ 153

　　第三节　模糊控制技术　/ 159

　　第四节　应用实例　/ 166

　　　应用实例一　基于PID 控制技术的汽车运动系统仿真　/ 166

　　　应用实例二　基于控制技术的汽车主动悬架系统仿真　/ 168

　　　应用实例三　基于模糊控制技术的汽车ABS 仿真　/ 172

　　练习题　/ 176

第五章　基于MATLAB 的图像处理技术　/ 178

　　节　图像的读取和显示　/ 178

　　第二节　图像的点运算　/ 181

　　第三节　图像的几何变换　/ 192

　　第四节　空间域图像增强　/ 197

　　第五节　频率域图像增强　/ 204

　　第六节　彩色图像处理　/ 211

　　第七节　形态学图像处理　/ 215

　　第八节　图像分割　/ 220

　　第九节　应用实例　/ 225

　　　应用实例一　基于图像处理技术的车道线检测　/ 225

　　　应用实例二　基于图像处理技术的交通信号灯识别　/ 230

　　　应用实例三　基于图像处理技术的交通标志识别　/ 234

　　练习题　/ 241

附录　综合实训项目　/ 245

　　综合实训项目一　基于MATLAB 的燃油汽车动力性仿真　/ 245

　　综合实训项目二　基于MATLAB 的电动汽车动力性仿真　/ 246

　　综合实训项目三　基于MATLAB 的汽车操纵稳定性仿真　/ 246

　　综合实训项目四　基于MATLAB 的汽车振动系统控制仿真　/ 247

　　综合实训项目五　基于MATLAB 的汽车主动悬架系统模糊控制仿真　/ 247

　　综合实训项目六　基于MATLAB 的汽车车牌识别　/ 248

参考文献　/ 250

《MATLAB编程与汽车仿真应用》详细介绍了MATLAB中的图形可视化、科学计算、系统分析方法、系统控制技术、图像处理技术的各种使用命令和编程方法，以及在汽车仿真中的应用。本书结合167个例题，详细讲解了MATLAB的使用和编程方法，所有例题都提供了原程序，每条程序都有注释，便于学习者快速掌握MATLAB。每章后都有练习题，附录中还给出了6个汽车仿真综合实训项目，供读者选做。

本书内容丰富，实用性强，所选例题、练习题和综合实训项目都是在学习和工作中实际遇到的案例。本书可作为高等院校MATLAB学习的教材，也可作为广大教育工作者、科研和工程技术人员的参考用书。

崔胜民，哈尔滨工业大学（威海），教授，主要研究方向是汽车系统动力学与控制、新能源汽车技术和特种车辆等，主持完成各类科研项目20余项，发表论文60余篇，培养各类研究生120余人，编著有《新能源汽车技术解析》《现代汽车技术解析》《智能网联汽车新技术》《智能网联汽车先进驾驶辅助系统关键技术》《一本书读懂新能源汽车》《一本书读懂智能网联汽车》《基于MATLAB的车辆工程仿真实例》《基于MATLAB的新能源汽车仿真实例》等多本图书。