MATLAB/Simulink权威指南 开发环境、程序设计、系统仿真与案例实战【2025|PDF|Epub|mobi|kindle电子书版本百度云盘下载】

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第一部分 MATLAB基础篇3

第1章 MATLAB语言概述3

1.1 MATLAB语言的发展3

1.2 MATLAB语言的特点4

1.3 MATLAB语言的环境5

1.3.1 MATLAB语言的安装5

1.3.2 MATLAB语言的界面简介10

1.4 MATLAB帮助系统15

1.4.1 help查询帮助函数15

1.4.2 lookfor查询帮助函数15

1.4.3 联机帮助系统16

1.5 MATLAB数据类型17

1.5.1 常量和变量17

1.5.2 整数和浮点数19

1.5.3 复数20

1.6 MATLAB运算符21

1.6.1 算术运算符21

1.6.2 关系运算符23

1.6.3 逻辑运算符24

1.6.4 优先级25

1.7 应用实例25

1.8 综合实例28

1.9 本章小结29

第2章 MATLAB矩阵及其运算30

2.1 矩阵的创建30

2.1.1 直接输入矩阵30

2.1.2 冒号生成矩阵31

2.1.3 利用函数生成矩阵31

2.1.4 利用文本文件生成矩阵33

2.1.5 利用M文件生成矩阵33

2.1.6 特殊矩阵的生成34

2.2 矩阵的修改39

2.2.1 矩阵部分替换39

2.2.2 矩阵部分删除39

2.2.3 矩阵部分扩展40

2.2.4 矩阵结构变换42

2.3 矩阵的基本运算44

2.3.1 矩阵的加减运算44

2.3.2 矩阵的乘法运算45

2.3.3 矩阵的除法运算45

2.3.4 矩阵的乘方运算45

2.3.5 矩阵的点运算46

2.4 矩阵分析47

2.4.1 方阵的行列式47

2.4.2 矩阵的秩和迹48

2.4.3 矩阵的逆和伪逆48

2.4.4 矩阵的特征值和特征向量50

2.4.5 矩阵的分解51

2.4.6 矩阵的信息获取函数56

2.5 字符串57

2.5.1 字符串的创建57

2.5.2 字符串的操作60

2.5.3 字符串转换63

2.6 多维数组64

2.6.1 多维数组的创建64

2.6.2 多维数组的操作67

2.7 结构数组和元胞数组69

2.7.1 结构数组69

2.7.2 元胞数组72

2.8 矩阵及其运算应用实例75

2.9 矩阵及其运算综合实例85

2.9.1 矩阵在图像处理中的应用85

2.9.2 线性方程组的求解86

2.9.3 多维数组在彩色图像中的应用88

2.10 本章小结89

第3章 MATLAB程序结构和M文件90

3.1 程序结构90

3.1.1 顺序结构90

3.1.2 选择结构92

3.1.3 循环结构99

3.1.4 程序控制命令104

3.2 M文件106

3.2.1 M文件的分类和特点106

3.2.2 M文件的创建和打开107

3.3 M函数文件108

3.3.1 M函数文件的格式108

3.3.2 M函数文件的调用109

3.3.3 主函数和子函数110

3.3.4 函数的参数114

3.3.5 函数的变量116

3.4 程序调试117

3.4.1 命令窗口调试117

3.4.2 MATLAB菜单调试118

3.4.3 MATLAB调试函数119

3.5 程序结构和M文件应用实例119

3.6 程序结构和M文件综合实例125

3.7 本章小结128

第4章 MATLAB数值计算129

4.1 多项式129

4.1.1 多项式的创建129

4.1.2 多项式的值和根130

4.1.3 多项式的四则运算132

4.1.4 多项式的微积分运算134

4.1.5 多项式的部分分式展开135

4.2 数据插值136

4.2.1 一维插值137

4.2.2 二维插值142

4.2.3 多维插值143

4.3 数据拟合144

4.4 数据统计146

4.4.1 矩阵元素的最大值和最小值146

4.4.2 矩阵元素的平均值和中值148

4.4.3 矩阵元素的排序149

4.4.4 矩阵元素求和与求积150

4.4.5 矩阵元素的累加和与累乘积151

4.4.6 标准方差和相关系数153

4.5 数值计算155

4.5.1 函数极值155

4.5.2 函数零点157

4.5.3 数值差分158

4.5.4 数值积分159

4.5.5 常微分方程求解160

4.6 数值计算应用实例161

4.7 数值计算综合实例174

4.8 本章小结175

第5章 MATLAB符号运算176

5.1 MATLAB符号运算的特点176

5.2 MATLAB符号对象的创建和使用177

5.3 符号多项式函数运算183

5.3.1 多项式函数的符号表达形式及相互转换183

5.3.2 符号多项式的向量表示形式及其计算189

5.3.3 反函数和复合函数求解190

5.4 符号微积分运算192

5.4.1 函数的极限和级数运算192

5.4.2 符号微分运算195

5.4.3 符号积分运算198

5.5 符号方程求解205

5.5.1 符号代数方程求解205

5.5.2 符号常微分方程求解209

5.5.3 一维偏微分方程求解211

5.6 符号运算应用实例216

5.7 符号运算综合实例222

5.7.1 符号函数可视化应用222

5.7.2 符号积分应用223

5.7.3 符号卷积应用224

5.7.4 符号积分变换应用225

5.8 本章小结227

第二部分 MATLAB高级篇231

第6章 MATLAB数据可视化231

6.1 概述231

6.2 二维曲线的绘制233

6.2.1 绘图基本函数233

6.2.2 线性图格式设置237

6.2.3 图形修饰241

6.2.4 图形保持245

6.2.5 多个图形绘制246

6.3 二维特殊图形的绘制247

6.3.1 柱状图247

6.3.2 饼形图248

6.3.3 直方图249

6.3.4 离散数据图251

6.3.5 向量图253

6.3.6 极坐标图254

6.3.7 对数坐标图256

6.3.8 双纵坐标绘图257

6.3.9 函数绘图258

6.4 三维曲线和曲面的绘制259

6.4.1 绘制三维曲线图260

6.4.2 绘制三维曲面图261

6.4.3 特殊的三维图形263

6.4.4 绘制动画图形264

6.5 MATLAB图形窗口266

6.6 数据可视化应用实例269

6.7 数据可视化综合实例278

6.8 本章小结279

第7章 Simulink仿真基础280

7.1 Simulink概述280

7.1.1 Simulink的基本概念281

7.1.2 Simulink模块的组成282

7.1.3 Simulink中的数据类型283

7.2 Simulink的使用284

7.2.1 Simulink的启动和退出284

7.2.2 在Simulink的窗口创建一个新模型285

7.2.3 Simulink模块的操作286

7.2.4 Simulink的建模和仿真286

7.3 Simulink的模块库及模块288

7.3.1 Commonly Used Blocks子模块库290

7.3.2 Continuous子模块库292

7.3.3 Dashboard子模块库292

7.3.4 Discontinuous子模块库293

7.3.5 Discrete子模块库294

7.3.6 Logic and Bit Operations子模块库295

7.3.7 Lookup Tables子模块库296

7.3.8 Math Operations子模块库297

7.3.9 Model Verification子模块库298

7.3.10 Model-Wide Utilities子模块库299

7.3.11 Ports＆Subsystems子模块库300

7.3.12 Signals Attributes子模块库301

7.3.13 Signals Routing子模块库301

7.3.14 Sinks子模块库302

7.3.15 Sources子模块库303

7.3.16 User-defined Functions子模块库304

7.4 Simulink模块操作及建模305

7.4.1 Simulink模型305

7.4.2 Simulink模块的基本操作306

7.4.3 系统模型注释与信号标签设置306

7.4.4 Simulink建模308

7.5 Simulink模块及仿真参数设置311

7.5.1 模块参数设置311

7.5.2 Simulink仿真参数设置312

7.6 过零检测和代数环319

7.6.1 过零检测319

7.6.2 代数环320

7.7 Simulink仿真基础应用实例321

7.8 Simulink仿真基础综合实例334

7.9 本章小结337

第8章 MATLAB图形用户界面338

8.1 图形用户界面简介338

8.1.1 GUI的设计原则及步骤338

8.1.2 GUI设计窗口的打开、关闭和保存339

8.1.3 GUI的模板342

8.2 控制框常用对象及功能343

8.2.1 GUI按钮343

8.2.2 GUI滑块346

8.2.3 GUI单选按钮349

8.2.4 GUI复选框351

8.2.5 GUI可编辑文本和静态文本353

8.2.6 GUI弹出式菜单356

8.2.7 GUI列表框358

8.2.8 GUI切换按钮361

8.2.9 GUI轴364

8.3 GUI菜单的设计366

8.3.1 使用菜单编辑器创建菜单366

8.3.2 使用句柄对象创建菜单370

8.4 GUI设计实例371

8.4.1 曲线修饰演示系统371

8.4.2 图像预处理演示系统374

8.5 本章小结380

第三部分 MATLAB信号处理篇383

第9章 MATLAB在数字图像处理中的应用383

9.1 数字图像的读取、显示和存储383

9.1.1 图像的读取383

9.1.2 图像的显示384

9.1.3 图像文件的存储385

9.2 数字图像的类型及转换386

9.2.1 图像类型386

9.2.2 图像转换389

9.3 图像的基本运算393

9.3.1 图像的代数运算393

9.3.2 图像的几何运算397

9.4 图像增强400

9.4.1 图像的直方图400

9.4.2 图像的灰度调整增强401

9.4.3 图像的直方图均衡增强401

9.5 图像滤波402

9.5.1 基于卷积的图像滤波函数filter2以及imfilter402

9.5.2 中值滤波404

9.5.3 二维统计顺序滤波406

9.5.4 自适应滤波407

9.6 图像边缘检测408

9.7 图像压缩409

9.8 本章小结411

第10章 MATLAB在信号与系统中的应用412

10.1 信号及表示412

10.1.1 连续信号的表示412

10.1.2 几种连续信号产生函数413

10.1.3 离散信号的表示419

10.1.4 几种离散信号产生函数419

10.2 信号的基本运算421

10.2.1 信号的相加和相乘421

10.2.2 序列延时与周期拓展422

10.2.3 序列反转与累加423

10.2.4 两序列卷积运算424

10.3 信号的能量和功率425

10.4 线性时不变系统的创建426

10.4.1 常系数线性微分／差分方程427

10.4.2 系统函数的标准模型427

10.4.3 系统函数的零极点增益模型428

10.4.4 系统函数的二次分式模型428

10.4.5 系统函数的部分分式模型428

10.4.6 线性时不变系统的创建函数和系统函数模型转换函数429

10.5 线性时不变系统的时域分析432

10.5.1 LTI系统零输入响应的数值求解433

10.5.2 LTI系统零状态响应的数值求解434

10.5.3 LTI系统响应的符号求解438

10.5.4 LTI系统的单位冲激响应和单位阶跃响应439

10.6 线性时不变系统的频域分析442

10.6.1 连续时间LTI系统的频域分析442

10.6.2 离散时间LTI系统的频域分析443

10.7 本章小结445

第11章 MATLAB在数字信号处理中的应用446

11.1 傅里叶变换446

11.1.1 时间连续频率连续的傅里叶变换446

11.1.2 时间连续频率离散的傅里叶级数447

11.1.3 时间离散频率连续的序列傅里叶变换448

11.1.4 时间离散频率离散的离散傅里叶变换（DFT）448

11.1.5 计算离散傅里叶变换的常用函数449

11.2 IIR数字滤波器的设计452

11.2.1 脉冲响应不变法452

11.2.2 双线性变换法455

11.3 FIR数字滤波器的设计457

11.3.1 窗函数法457

11.3.2 频率抽样法460

11.4 本章小结461

第12章 MATLAB在语音信号处理中的应用462

12.1 语音产生过程462

12.2 语音信号的特点及数字化463

12.2.1 语音信号的特点463

12.2.2 语音信号的数字化464

12.3 语音信号产生的数字模型465

12.3.1 激励模型466

12.3.2 声道模型467

12.3.3 辐射模型468

12.3.4 描述语音信号的完整数字模型468

12.3.5 语音信号的预处理469

12.4 MATLAB在语音信号分析和处理中的应用470

12.4.1 语音信号的采集470

12.4.2 语音信号的读取与打开470

12.4.3 语音信号的分析472

12.4.4 含噪语音信号的合成473

12.4.5 语音信号处理中滤波器的设计476

12.5 MATLAB在语音信号处理中的应用实例486

12.6 本章小结491

第四部分 MATLAB通信系统篇495

第13章 MATLAB在通信系统中的应用495

13.1 MATLAB通信工具箱的组成495

13.2 信息量度与信源编码496

13.2.1 信息的量度计算496

13.2.2 模拟信号量化和数字化497

13.2.3 信源编码499

13.3 差错控制和信道编码502

13.3.1 线性分组码编解码502

13.3.2 交织编码505

13.3.3 扰码与解扰506

13.4 模拟调制与解调508

13.4.1 幅度调制与解调509

13.4.2 角度调制与解调515

13.5 数字调制与解调520

13.5.1 数字调制520

13.5.2 数字解调525

13.6 数字通信系统性能仿真527

13.6.1 数字信号的比特能量与AWGN信道528

13.6.2 数字通信系统的误码率仿真531

13.7 本章小结536

第五部分 MATLAB优化与控制篇539

第14章 MATLAB在优化中的应用539

14.1 最优化问题简介539

14.2 MATLAB优化工具箱540

14.2.1 优化工具箱中的优化函数540

14.2.2 优化参数的创建和编辑542

14.2.3 优化函数的演示GUI545

14.3 线性规划546

14.3.1 线性规划的数学模型546

14.3.2 MATLAB线性规划函数547

14.3.3 线性规划的应用550

14.4 非线性规划556

14.4.1 单变量非线性优化556

14.4.2 无约束非线性规划559

14.4.3 约束非线性规划566

14.4.4 二次规划570

14.5 目标规划573

14.5.1 多目标优化574

14.5.2 最大最小化优化578

14.6 优化工具箱图形界面应用580

14.6.1 优化工具箱图形界面580

14.6.2 图形界面应用582

14.7 本章小结583

第15章 MATLAB在控制系统中的应用584

15.1 控制系统的模型描述585

15.1.1 控制系统的模型与表达式585

15.1.2 控制系统模型间的关系589

15.2 控制系统的时域分析与MATLAB实现591

15.2.1 线性系统的稳定性分析591

15.2.2 控制系统的动态响应593

15.2.3 控制系统的时域响应指标597

15.3 控制系统的频域分析与MATLAB实现600

15.3.1 控制系统的频域分析600

15.3.2 控制系统的频域分析性能指标603

15.4 控制系统的根轨迹分析605

15.4.1 控制系统的根轨迹分析605

15.4.2 根轨迹设计工具609

15.5 控制系统的状态空间分析610

15.5.1 状态空间的线性变换610

15.5.2 状态空间的能控性和能观性612

15.5.3 状态空间的状态反馈与极点配置613

15.6 控制系统综合实例与应用设计615

15.6.1 控制系统综合实例615

15.6.2 简单运动系统的建模及仿真619

15.6.3 “弹簧-质量-阻尼”系统的建模及仿真620

15.6.4 单容过程系统的建模及仿真620

15.7 本章小结622

第六部分 MATLAB电力电子篇625

第16章 MATLAB在电子电路中的应用625

16.1 MATLAB在电路分析中的应用625

16.1.1 二阶电路原型625

16.1.2 二阶电路数学模型626

16.1.3 二阶电路的建模及仿真630

16.2 Simulink在模拟电路中的应用635

16.2.1 模拟电路的建模635

16.2.2 模拟电路的仿真参数设定与运行638

16.2.3 模拟电路的稳态分析639

16.2.4 模拟电路的暂态分析640

16.2.5 模拟电路的频域分析641

16.3 Simulink在数字电路中的应用648

16.3.1 二进制加法器648

16.3.2 8421编码器651

16.4 本章小结655

第17章 Simulink在电力系统中的应用656

17.1 Powergui模块656

17.1.1 Simulation Type（仿真类型）656

17.1.2 Analysis Tools（分析工具）658

17.2 二极管模块668

17.2.1 图标与接口668

17.2.2 参数设置668

17.3 晶闸管模块671

17.3.1 图标与接口671

17.3.2 参数设置671

17.4 直流电机模块675

17.4.1 直流电机仿真模型675

17.4.2 直流电机仿真677

17.5 异步电机模块678

17.6 同步电机模块682

17.6.1 简化的同步电机模块682

17.6.2 同步电机模块的使用687

17.7 负荷模块695

17.7.1 静态负荷模块695

17.7.2 三相动态负荷模块696

17.8 电力系统稳态仿真696

17.8.1 连续系统仿真696

17.8.2 离散系统仿真698

17.9 电力系统电磁暂态仿真700

17.9.1 断路器模块700

17.9.2 三相故障模块703

17.9.3 电力系统电磁暂态分析705

17.10 本章小结707

参考文献708