【进阶】基于MATLAB、Simulink和Python实现风力发电机故障检测仿真

# 2.1 MATLAB基础语法与数据结构

MATLAB是一种高性能的编程语言，广泛应用于科学计算、工程分析和数据可视化领域。其语法简洁明了，数据结构丰富，为复杂问题的求解提供了强大的支持。

### 2.1.1 数据类型与运算符

MATLAB支持多种数据类型，包括标量、向量、矩阵、字符串和结构体。标量表示单个值，向量是一维数组，矩阵是二维数组，字符串用于存储文本数据，结构体则可以包含不同类型数据的集合。

MATLAB提供了丰富的运算符，包括算术运算符（+、-、*、/）、关系运算符（==、~=、<、>）、逻辑运算符（&&、||、~）和矩阵运算符（.*、./、.^）。这些运算符可以对不同类型的数据进行操作，满足各种计算需求。

# 2. MATLAB与Simulink建模原理

### 2.1 MATLAB基础语法与数据结构

#### 2.1.1 数据类型与运算符

MATLAB支持多种数据类型，包括数值（整数、浮点数）、字符、逻辑和结构体。运算符用于执行算术、逻辑和关系运算。

| 数据类型 | 运算符 | 描述 |
|---|---|---|
| 数值 | +, -, *, /, ^ | 算术运算 |
| 逻辑 | &&, ||, ~ | 逻辑运算 |
| 关系 | ==, ~=, <, >, <=, >= | 关系运算 |

#### 2.1.2 数组与矩阵

MATLAB中的数组和矩阵是存储和操作数据的强大工具。数组是一维数据结构，而矩阵是二维数据结构。

% 创建数组
x = [1, 2, 3, 4, 5];

% 创建矩阵
A = [1, 2, 3; 4, 5, 6; 7, 8, 9];

### 2.2 Simulink建模基础

#### 2.2.1 Simulink工作原理

Simulink是一个图形化建模和仿真环境，用于设计和分析动态系统。它使用模块库，代表系统中的组件，并通过信号线连接它们。

Simulink仿真器以离散时间步长运行，并根据模块之间的连接计算信号值。

#### 2.2.2 常用模块与仿真流程

Simulink提供各种模块，包括源、汇、运算符、函数和逻辑模块。

**常见模块：**

* **Source：**生成信号（如正弦波、阶跃函数）
* **Sink：**接收信号（如显示器、文件输出）
* **Operator：**执行算术、逻辑和关系运算
* **Function：**实现用户定义的函数
* **Logic：**实现逻辑运算（如比较器、开关）

**仿真流程：**

1. **创建模型：**使用Simulink模块库构建系统模型。
2. **配置仿真参数：**设置仿真时间、步长和输出选项。
3. **运行仿真：**Simulink仿真器执行模型并计算信号值。
4. **分析结果：**使用示波器、图表和数据分析工具查看仿真结果。

**代码块：**

% 创建一个简单的 Simulink 模型
model = simulink.Model('my_model');

% 添加源模块
source = add_block('Sources/Sine Wave', model, 'SineWave');

% 添加汇模块
sink = add_block('Sinks/Display', model, 'Display');

% 连接源和汇
add_line(model, 'SineWave/Out1', 'Display/In1');

%