提出了一种使用固定频率窄线宽激光器作为干涉光源的闭环谐振式光纤陀螺系统。该系统利用相位调制器对干涉光进行移频控制,完成对谐振腔逆时针方向谐振频率的跟踪和锁定。建立了陀螺系统Simulink模型并仿真研究了不同速率点下的陀螺输出特性,结果表明,±200(°)/s速率范围内逆时针谐振频率锁定时间小于15ms,陀螺标度因数非线性为2.41×10-4。与采用传统频率可调谐窄线宽激光器的闭环谐振式光纤陀螺系统相比,两者锁频时间和标度因数非线性基本一致。该研究为低成本闭环谐振式光纤陀螺系统的实现提供了理论和数据支撑。

为了给实际搭建与性能优化提供依据，介绍了采用声光移频器的双闭环谐振式光纤陀螺的工作原理和系统结构，并据此建立了采用声光移频器的双闭环谐振式光纤陀螺的Simulink仿真模型。仿真结果表明其能够在18 ms内完成频率锁定，且相比单闭环结构能够将转速测量范围从±0.8 rad/s扩大到 ±9 rad/s，并将非线性度由1.9%降低至0.46%。相比于单闭环结构，采用声光移频器的双闭环结构拥有更大的动态范围和更低的标度因数非线性。

电压模式Buck-Boost变换器是一个典型的非最小相位系统。根据DC-DC Buck-Boost变换器的工作特性，运用状态空间平均法建立其小信号模型，据此设计PI控制器参数。Buck-Boost变换器是一个时变的非线性系统，传统PI控制难以达到最优的控制效果，由此采用模糊PI控制来规避PI控制的弊端。针对模糊PI控制在被控量变化较大时，控制精确度变差的问题，设计了模糊论域自适应伸缩变化的变论域模糊PI控制器，对Buck-Boost电路进行控制。通过Matlab/Simulink环境仿真，实验结果表明，变论域模糊PI控制具有更好的动态控制性能。

针对D4114B型柴油机排放尾气中的CO2气体开展测量研究，计算分析气体的体积分数以及温度。文中以可调谐半导体激光器吸收光谱(Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy，TDLAS)技术原理为基础，利用MATLAB中SIMULINK库中的各个模块，模拟尾气测量的实际过程。仿真结果显示，在模拟柴油机排放环境下，待测量气体CO2的温度仿真相对误差为0.03%。利用船用D4114B型柴油机进行验证实验，在其排气管上增添可视化窗口并安装相应测试系统，利用以半导体为工作介质的可调谐激光器作为激光光源，开展尾气排放中CO2气体温度的在线测试研究，测试相对误差小于4%。由上述研究结果可知，本文中利用SIMULINK搭建的模型所测得的温度值与实际柴油机尾气排放过程中的温度相差较小，因此，其仿真结果能够对柴油机排气测温提供一定的参考。

扫描镜常用于获取空间光电信息，应用中对其快速启停和指向精度有较高的要求。针对永磁同步电机驱动扫描镜的运动方式，建立了电机Simulink仿真模型，并采用了三闭环矢量控制策略，提出了采用分段式比例积分微分(Proportion Integration Differentiation, PID)算法进行位置环控制的方法。结果表明，相较于传统的PID，分段式PID提高了系统的响应速度，同时控制精度和稳定性也有一定提升。

为了实现长线列红外探测器双模式成像装置的两种工作模式, 需要在成像装置中增加摆镜控制系统, 而高速扫描时的扫描线性度和静止时的位置稳定精度是本系统设计的关键因素。本文着重论述了摆镜控制系统的整体设计和指标要求, 基于这些指标, 提出了一种高线性和高稳定精度摆镜控制系统的实现方案。并利用 Simulink进行了仿真, 验证该方案切实可行。

提出了一种基于线性调频激光器的外差测距实验理论，设计了一个较为具体的测距方案，利用延时光纤将两束特性相同、但进行了延时的线性调频激光进行混频，测出其拍频后的频率值，进而得到其中包含的频率信息，并用Matlab-Simulink仿真对此方案进行了仿真测试和实际光纤延时验证，通过模拟线性调频信号和线性调频外差测距的实验过程，分别对300、600、900 m处的线性调频激光回波信号和本振信号进行外差拍频，得到相应的拍频值，其结果与理论计算结果基本吻合。

选用4616V4型四极电子管，单管输出350 kW，采用两路并行放大链路，设计了一套输出功率350 kW×2的大功率电子管功率源系统。基于四极电子管的恒流特性曲线及实验数据，拟合输出功率与阳极电压、输入功率的关系曲线，利用Origin软件拟合函数，建立数学模型，并利用闭环比例-积分(PI)反馈控制，稳定输出电压，通过Simulink仿真探寻最佳工作点，较低的阳极电压以及近饱和的输入功率既能有效增大工作频率，又能满足高功率输出的要求，仿真结果与实际联机调试数据对比，误差低于5%，根据仿真数据得到的结论与13点分析法一致，可以有效指导探寻最佳工作点。

采用硅光电池阵列作为接收机探测器,在Matlab/Simulink环境中建立了可见光通信(VLC)系统模型,对硅光电池阵列的UI特性和输出功率特性进行了仿真研究,同时研究了结电容和光照度对硅光电池响应带宽的影响。研究结果表明硅光电池结电容越小,响应带宽越大,硅光电池结电容为2pF时,响应带宽最大可为10MHz,满足无线通信和无线供能复用的可见光通信系统应用要求。