MATLAB仿真及在电子信息与电气工程中的应用

目 录

第1章　MATLAB概述　1

1．1　MATLAB的安装　1

1．1．1　系统要求　1

1．1．2　安装MATLAB　2

1．1．3　启动与退出　6

1．2　MATLAB工作环境　7

1．2．1　主窗口　8

1．2．2　命令窗口　8

1．2．3　工作空间窗口　9

1．2．4　当前目录窗口　10

1．2．5　命令历史窗口　10

1．3　MATLAB帮助　10

1．3．1　帮助命令　11

1．3．2　帮助窗口　13

1．3．3　演示系统　14

课后习题　15

第2章　MATLAB基础知识　16

2．1　MATLAB组成　16

2．2　MATLAB主要功能　18

2．3　MATLAB变量　20

2．3．1　MATLAB变量命名规则　21

2．3．2　MATLAB系统变量　21

2．4　MATLAB数据　22

2．4．1　MATLAB数据类型　22

2．4．2　矩阵　23

2．4．3　字符串　30

2．4．4　逻辑量　32

2．4．5　多维矩阵　32

2．4．6　元胞　35

2．4．7　结构　37

2．5　MATLAB工作空间　39

2．5．1　MATLAB工作空间的存取　39

2．5．2　MATLAB工作空间管理命令　41

2．6　MATLAB的其他命令　42

课后习题　44

第3章　MATLAB数值运算　45

3．1　基本运算功能　45

3．1．1　算术运算　45

3．1．2　逻辑运算　50

3．1．3　关系运算　51

3．2　向量与矩阵处理　53

3．3　多项式　61

3．3．1　多项式的四则运算　62

3．3．2　多项式求值　62

3．3．3　多项式求根　63

3．3．4　多项式的生成与表达　63

3．4　线性方程组　64

3．4．1　线性方程组的表示　64

3．4．2　线性方程组求解　64

3．5　数学函数　67

课后习题　69

第4章　MATLAB图形基础　72

4．1　二维图形绘制　72

4．1．1　基本绘图函数　72

4．1．2　特殊坐标系函数　76

4．2　图形修饰与控制　78

4．2．1　图形标注　78

4．2．2　LaTex格式字符控制　80

4．2．3　坐标、网格与边界控制　81

4．2．4　图形保持　84

4．2．5　图形窗口分割　85

4．3　三维图形绘制　87

4．3．1　三维曲线图　87

4．3．2　三维曲面图　88

4．3．3　标准三维曲面　90

课后习题　91

第5章　MATLAB符号计算　92

5．1　符号变量与符号表达式　92

5．1．1　符号矩阵的创建与修改　92

5．1．2　符号矩阵与数值矩阵的转换　95

5．1．3　符号表达式的运算　95

5．1．4　变量的确定　99

5．1．5　精度控制　99

5．2　微积分　101

5．2．1　极限　101

5．2．2　微分　102

5．2．3　积分　102

5．3　方程求解　103

5．3．1　代数方程求解　103

5．3．2　符号常微分方程求解　105

课后练习　106

第6章　Simulink仿真系统　108

6．1　Simulink操作基础　108

6．1．1　Simulink简介　108

6．1．2　Simulink的启动与退出　109

6．2　系统仿真模型　109

6．2．1　Simulink仿真模型概述　109

6．2．2　Simulink的模块库介绍　110

6．2．3　Simulink的模块库功能介绍　112

6．3　仿真模型的建立与模块参数与属性的设置　118

6．3．1　仿真模块的建立　118

6．3．2　模块参数与属性的设置　118

6．3．3　模块的连接　118

6．4　Simulink仿真注意与技巧　119

6．4．1　Simulink仿真注意　119

6．4．2　Simulink仿真技巧　120

6．5　其他应用模块集和Simulink扩展库　120

6．6　使用命令操作对系统进行仿真　123

6．7　系统仿真实例　128

课后习题　130

第7章　MATLAB图形用户界面　132

7．1　菜单设计　132

7．1．1　用户菜单的建立　132

7．1．2　菜单对象常用属性　133

7．1．3　快捷菜单　135

7．2　对话框设计　136

7．2．1　对话框的控件　136

7．2．2　公共对话框　137

7．2．3　一般对话框　139

7．2．4　对话框的设计　142

7．3　可视化用户界面设计　146

7．3．1　图形用户界面设计窗口　146

7．3．2　可视化设计工具　148

7．3．3　图形用户界面设计应用

示例　150

课后习题　153

第8章　MATLAB与外部接口　155

8．1　MATLAB数据接口　155

8．2　MATLAB调用C/C 　157

8．2．1　MATLAB MEX文件　157

8．2．2　MATLAB编译器　163

8．2．3　独立应用程序　165

8．3　MATLAB计算引擎介绍　172

8．3．1　MATLAB计算引擎概述　172

8．3．2　MATLAB计算引擎库函数　172

8．3．3　C/C 调用MATLAB

引擎　174

课后习题　178

第9章　MATLAB在电路分析中的应用　182

9．1　电阻电路　182

9．2　动态电路　188

9．3　正弦稳态电路　194

9．4　频率响应　201

9．5　二端口电路　206

9．5．1　Z、Y、H、G、A、B6种参数间关系的MATLAB语句　206

9．5．2　网络函数及其MATLAB语句　207

课后习题　212

第10章　MATLAB在信号与系统分析中的应用　218

10．1　连续信号和系统　218

10．2　傅里叶分析　227

10．3　离散信号和系统　237

10．4　线性时不变系统的模型　242

10．4．1　模型的典型表达式　242

10．4．2　模型转换　245

课后习题　257

第11章　MATLAB在数字信号处理中的应用　260

11．1　时域离散信号的产生及时域处理　261

11．2　Z变换和傅里叶变换　271

11．3　离散傅里叶变换（DFT）　288

11．4　数字滤波器　298

11．5　FIR数字滤波器　305

11．6　IIR数字滤波器　313

课后习题　322

第12章　MATLAB在控制系统分析中的应用　324

12．1　控制系统中的LTI对象　325

12．1．1　LTI对象的类型和属性　325

12．1．2　LTI模型的建立　326

12．1．3　对象属性的获取和修改　329

12．1．4　LTI模型的简单组合和运算符扩展　332

12．1．5　复杂模型的组合　336

12．1．6　连续系统和采样系统之间的变换　339

12．1．7　典型系统的生成　340

12．2　动态特性和时域分析函数　350

12．3　系统的频域分析　363

12．4　系统的状态空间函数　370

12．5　系统的状态空间法设计函数　374

12．5．1　线性平方调节器问题　376

12．5．2　线性平方估计器问题　376

课后习题　384

附录　MATLAB常用函数　388

陈鹏展 国际学术期刊International Journal of Signal Processing 、International Journal of Modelling, Identification and Control 等杂志审稿专家 国际学术会议IEEE ICIEA、ICMIC等审稿专家2100433B

本书以MATLAB R2015b版为基础，由浅入深地全面讲解MATLAB/Simulink软件的基础知识，并给出在电子信息及电气工程等领域的仿真实例，内容涉及面广，涵盖一般用户需要使用的各种功能。

全书主要分为三大部分，共12章。第一部分（基础）主要包括MATLAB简介与工作环境、数据类型、数值计算与分析、数据可视化、MATLAB编程基础等；第二部分（进阶）主要为GUI设计、Simulink仿真、MATLAB程序扩展；第三部分（应用）则涉及MATLAB的高级应用，包括电路分析、信号与系统分析、数字信号处理、控制系统设计等。每一章的开始部分简要介绍本章的基本内容，并且制定学习目标，使读者能够明确学习任务，同时每章后配有紧扣每章内容的习题。通过这些习题的训练，读者可以加深对MATLAB的了解，更加熟悉MATLAB的应用。通过阅读此书，读者可以快速、全面掌握MATLAB的使用方法。利用书中的实例及课后的习题训练，读者可以达到熟练应用和融会贯通的目的。

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本书为普通高等教育“十一五”*规划教材。

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《MATLAB仿真在电子测量中的应用》可作为高等学校电子测量、信息工程等相关专业的教材，也可供相关工程技术人员参考。