MATLAB/Simulink入門經典教程（簡體書）

MATLAB是由MathWorks公司開發的，目前已經發展成為國際上最流行、應用最廣泛的科學計算軟件之一。在全球5000所大學中，MATLAB被廣泛應用於工程、科學、經濟和金融等領域的教學、科研以及學生項目開發。MATLAB軟件具有強大的矩陣計算、數值計算、符號計算、數據可視化和系統仿真分析等功能，廣泛應用於科學計算、人工智能與數據科學、電子電氣與信息技術、機械能動與控制、工業工程與智能制造、金融、經濟與管理等領域，也成為線性代數、高等數學、概率論與數理統計、信號與系統、數字信號處理、數字圖像處理、時間序列分析、自動控制原理、動態系統仿真等課程的基本教學工具。近年來，MATLAB成為國內外眾多高校本科生和研究生的課程，成為學生必須掌握的基本編程語言之一，也成為教師、科研人員和工程師進行教學、科學研究和生產實踐的一個基本工具。
本書以當今流行的MATLABR2020a和Simulink10.1為平臺，由不同專業作者在高校從事十餘年MATLAB課程教學、課程改革、畢業設計指導和利用MATLAB進行科學研究的基礎上編著而成，具有以下特點：
（1）體現新工科和工程教育專業認證理念。以學生為中心，案例式教學為手段，培養學生用MATLAB解決復雜工程問題的能力。
（2）內容編排科學、合理。本書按先基礎後案例，先理論後實驗，由淺入深、循序漸進的原則進行編排，便於讀者學習MATLAB和Simulink。
（3）內容全面，案例豐富。本書詳細介紹MATLAB和Simulink的基本內容，提供豐富的例題和案例，便於讀者更好地掌握MATLAB和Simulink的各種函數和命令。
（4）理論教學與上機實驗相配套。為了便於教師教學，本書提供配套的電子教案、例題和案例的源代碼、習題答案以及所有圖片；為了便於讀者上機做實驗，本書提供11個MATLAB/Simulink基本實驗。

MATLAB/Simulink基礎篇

第1章MATLAB語言概述

1.1MATLAB語言的發展

1.2MATLAB語言的特點

1.3MATLAB語言的環境

1.3.1MATLAB語言的安裝

1.3.2MATLAB語言的界面簡介

1.4MATLAB幫助系統

1.4.1help查詢幫助函數

1.4.2lookfor查詢幫助函數

1.4.3聯機幫助系統

1.5MATLAB數據類型

1.5.1常量和變量

1.5.2整數和浮點數

1.5.3復數

1.6MATLAB運算符

1.6.1算術運算符

1.6.2關係運算符

1.6.3邏輯運算符

1.6.4優先級

習題

第2章MATLAB矩陣及其運算

2.1矩陣的創建

2.1.1直接輸入矩陣

2.1.2冒號生成矩陣

2.1.3利用函數生成矩陣

2.1.4利用文本文件生成矩陣

2.1.5利用M文件生成矩陣

2.1.6特殊矩陣的生成

2.2矩陣的修改

2.2.1矩陣部分替換

2.2.2矩陣部分刪除

2.2.3矩陣部分擴展

2.2.4矩陣結構變換

2.3矩陣的基本運算

2.3.1矩陣的加減運算

2.3.2矩陣的乘法運算

2.3.3矩陣的除法運算

2.3.4矩陣的乘方運算

2.3.5矩陣的點運算

2.4矩陣的分析

2.4.1方陣的行列式

2.4.2矩陣的秩和跡

2.4.3矩陣的逆和偽逆

2.4.4線性方程組的解

2.4.5矩陣的特征值和特征向量

2.4.6矩陣的分解

2.4.7矩陣的信息獲取函數

習題

第3章MATLAB字符串和數組

3.1字符串

3.1.1字符串的創建

3.1.2字符串的操作

3.1.3字符串轉換

3.2多維數組

3.2.1多維數組的創建

3.2.2多維數組的操作

3.3結構數組

3.3.1結構數組的創建

3.3.2結構體內部數據的獲取

3.3.3結構體的操作函數

3.4元胞數組

3.4.1元胞數組的創建

3.4.2元胞數組的操作

習題

第4章MATLAB程序結構和M文件

4.1程序結構

4.1.1順序結構

4.1.2選擇結構

4.1.3循環結構

4.1.4程序控制命令

4.2M文件

4.2.1M文件的分類和特點

4.2.2M文件的創建和打開

4.3M函數文件

4.3.1M函數文件的格式

4.3.2M函數文件的調用

4.3.3主函數和子函數

4.3.4函數的參數

4.3.5函數的變量

4.4程序調試

4.4.1命令窗口調試

4.4.2MATLAB菜單調試

4.4.3MATLAB調試函數

習題

第5章MATLAB數值計算

5.1多項式

5.1.1多項式的創建

5.1.2多項式的值和根

5.1.3多項式的四則運算

5.1.4多項式的微積分運算

5.1.5多項式的部分分式展開

5.2數據插值

5.2.1一維插值

5.2.2二維插值

5.2.3多維插值

5.3數據擬合

5.4數據統計

5.4.1矩陣元素的最大值和最小值

5.4.2矩陣元素的平均值和中值

5.4.3矩陣元素的排序

5.4.4矩陣元素求和與求積

5.4.5矩陣元素的累加和與累乘積

5.4.6標準方差和相關係數

5.5數值計算

5.5.1函數極值

5.5.2函數零點

5.5.3數值差分

5.5.4數值積分

5.5.5常微分方程求解

習題

第6章MATLAB符號運算

6.1MATLAB符號運算的特點

6.2MATLAB符號物件的創建和使用

6.3符號多項式函數運算

6.3.1多項式函數的符號表達形式及相互轉換

6.3.2符號多項式的向量表示形式及其計算

6.3.3反函數和復合函數求解

6.4符號微積分運算

6.4.1函數的極限和級數運算

6.4.2符號微分運算

6.4.3符號積分運算

6.5符號方程求解

6.5.1符號代數方程求解

6.5.2符號常微分方程求解

6.5.3一維偏微分方程求解

習題

第7章MATLAB數據可視化

7.1概述

7.2二維曲線的繪制

7.2.1繪圖基本函數

7.2.2線性圖格式設置

7.2.3圖形修飾

7.2.4圖形保持

7.2.5多個圖形繪制

7.3二維特殊圖形的繪制

7.3.1柱狀圖

7.3.2餅形圖

7.3.3直方圖

7.3.4離散數據圖

7.3.5向量圖

7.3.6極坐標圖

7.3.7對數坐標圖

7.3.8雙縱坐標圖

7.3.9函數繪圖

7.4三維曲線和曲面的繪制

7.4.1繪制三維曲線圖

7.4.2繪制三維曲面圖

7.4.3繪制三維特殊圖形

7.4.4繪制動畫圖形

7.5MATLAB圖形窗口

習題

第8章MATLAB圖形用戶界面

8.1圖形用戶界面簡介

8.1.1GUI的設計原則及步驟

8.1.2GUI設計窗口的打開、關閉和保存

8.1.3GUI的模板

8.2控制框常用物件及功能

8.2.1GUI按鈕

8.2.2GUI滑塊

8.2.3GUI單選按鈕

8.2.4GUI復選框

8.2.5GUI可編輯文本和靜態文本

8.2.6GUI彈出式菜單

8.2.7GUI列表框

8.2.8GUI切換按鈕

8.2.9GUI軸

8.3GUI菜單的設計

8.3.1使用菜單編輯器創建菜單

8.3.2使用句柄物件創建菜單

習題

第9章Simulink仿真基礎

9.1Simulink概述

9.1.1Simulink的基本概念

9.1.2Simulink模塊的組成

9.1.3Simulink中的數據類型

9.2Simulink的使用

9.2.1Simulink的啟動和退出

9.2.2在Simulink的窗口創建一個新模型

9.2.3Simulink模塊的操作

9.2.4Simulink的建模和仿真

9.3Simulink的模塊庫及模塊

9.3.1Commonly Used Blocks子模塊庫

9.3.2Continuous子模塊庫

9.3.3Dashboard子模塊庫

9.3.4Discontinuities子模塊庫

9.3.5Discrete子模塊庫

9.3.6Logic and Bit Operations子模塊庫

9.3.7Lookup Tables子模塊庫

9.3.8Math Operations子模塊庫

9.3.9Message & Events子模塊庫

9.3.10Model Verification子模塊庫

9.3.11ModelWide Utilities子模塊庫

9.3.12Ports & Subsystems子模塊庫

9.3.13Signal Attributes子模塊庫

9.3.14Signal Routing子模塊庫

9.3.15Sinks子模塊庫

9.3.16Sources子模塊庫

9.3.17String子模塊庫

9.3.18UserDefined Functions子模塊庫

9.4Simulink模塊操作及建模

9.4.1Simulink模型

9.4.2Simulink模塊的基本操作

9.4.3系統模型注釋與信號標簽設置

9.4.4Simulink建模

9.5Simulink模塊及仿真參數設置

9.5.1模塊參數設置

9.5.2Simulink仿真參數設置

9.6過零檢測和代數環

9.6.1過零檢測

9.6.2代數環

習題

MATLAB/Simulink案例篇

第10章MATLAB/Simulink案例

10.1MATLAB運算基礎案例

10.1.1三角函數運算案例

10.1.2指數和對數運算案例

10.1.3面積和周長案例

10.1.4關係和邏輯運算案例

10.2MATLAB矩陣運算案例

10.2.1等差矩陣生成案例

10.2.2特殊矩陣生成案例

10.2.3矩陣修改案例

10.2.4矩陣運算案例

10.2.5線性方程組求解案例

10.3MATLAB字符串及數組案例

10.3.1MATLAB字符串案例

10.3.2MATLAB多維數組案例

10.3.3MATLAB元胞數組和結構數組案例

10.4MATLAB程序結構案例

10.4.1MATLAB順序結構案例

10.4.2MATLAB選擇結構案例

10.4.3MATLAB循環結構案例

10.5MATLAB文件案例

10.5.1M腳本文件案例

10.5.2M函數文件案例

10.6MATLAB多項式案例

10.6.1多項式的值和根案例

10.6.2多項式的四則運算案例

10.6.3多項式的微積分運算案例

10.6.4多項式的部分分式展開案例

10.7MATLAB數據插值和擬合案例

10.7.1數據插值案例

10.7.2數據擬合案例

10.8MATLAB數據統計和數值計算案例

10.8.1數據統計案例

10.8.2數值計算案例

10.9MATLAB符號計算案例

10.9.1MATLAB符號多項式函數運算案例

10.9.2MATLAB符號微積分運算案例

10.9.3MATLAB符號方程求解案例

10.10MATLAB繪圖案例

10.10.1二維曲線的繪制案例

10.10.2二維特殊圖形的繪制案例

10.10.3三維曲線和曲面的繪制案例

10.11MATLAB圖形用戶界面案例

10.11.1曲線修飾演示系統案例

10.11.2圖像預處理演示系統案例

10.12Simulink仿真案例

MATLAB/Simulink實驗篇

第11章MATLAB/Simulink實驗

11.1實驗一MATLAB運算基礎

11.2實驗二向量和矩陣的運算

11.3實驗三字符串及矩陣分析

11.4實驗四M腳本文件和函數文件

11.5實驗五程序結構設計

11.6實驗六多項式運算及多項式插值和擬合

11.7實驗七數據統計和數值計算

11.8實驗八符號計算

11.9實驗九MATLAB繪圖

11.10實驗十MATLAB圖形用戶界面

11.11實驗十一Simulink仿真

附錄A習題答案

參考文獻