MATLAB應用與實驗教程——系統建模與仿真（第5版）

目 錄
第1章 MATLAB系統環境 1
1.1 什麼是MATLAB 1
1.2 MATLAB 7.11操作界面 3
1.3 MATLAB R2015a和MATLAB R2023b操作界面 6
1.4 MATLAB幫助系統 9
1.4.1 MATLAB的幫助命令 9
1.4.2 幫助窗口 10
第2章 MATLAB應用基礎 12
2.1 變量及其操作 12
2.2 MATLAB數組與矩陣運算 17
2.2.1 冒號表達式 17
2.2.2 矩陣的建立 18
2.2.3 矩陣的拆分 18
2.2.4 MATLAB數據的運算 20
2.2.5 特殊矩陣 24
2.3 數學函數 24
2.4 數據的獲取 25
2.4.1 readtable基於文件創建表 25
2.4.2 writetable將表寫入文件 26
2.4.3 imread從圖形文件讀取圖像 27
2.5 M文件 28
2.5.1 腳本文件 28
2.5.2 函數文件 30
2.6 實時腳本 32
2.7 程序控制結構 33
2.7.1 順序結構 33
2.7.2 選擇結構 34
2.7.3 循環結構 36
2.8 實驗一 MATLAB運算基礎 37
2.8.1 實驗目的 37
2.8.2 實驗內容 37
2.8.3 實驗參考程序 38
2.9 實驗二 M函數與M文件的編寫與應用 39
2.9.1 實驗目的 39
2.9.2 實驗內容 39
2.9.3 實驗參考程序 40
2.10 實驗三 選擇與循環結構程序設計 41
2.10.1 實驗目的 41
2.10.2 實驗內容 41
2.10.3 實驗參考程序 42
第3章 MATLAB繪圖 45
3.1 二維圖形 45
3.1.1 基本的繪圖命令 45
3.1.2 軸的形式與刻度設置 46
3.1.3 圖形的標註、網格及圖例說明 47
3.1.4 繪制二維圖形的其他函數 52
3.2 三維圖形 56
3.2.1 繪制三維曲線的基本函數 56
3.2.2 三維曲面 56
3.3 使用繪圖工具繪制圖形 59
3.4 使用向導創建圖形用戶界面 59
3.5 實驗四 繪圖函數的應用 67
3.5.1 實驗目的 67
3.5.2 實驗內容 67
3.5.3 實驗參考程序 68
第4章 MATLAB數值計算與符號計算 70
4.1 曲線擬合與插值運算 70
4.2 數值微積分 74
4.2.1 數值微分 74
4.2.2 數值積分 75
4.3 線性方程組求解 77
4.3.1 直接解法 77
4.3.2 疊代解法 79
4.4 常微分方程的數值求解 81
4.5 MATLAB符號計算 83
4.5.1 符號計算基礎 83
4.5.2 符號導數及其應用 90
4.5.3 符號積分 92
4.5.4 符號方程求解 93
4.6 級數 97
4.7 實驗五 數值工具箱與符號工具箱的應用 98
4.7.1 實驗目的 98
4.7.2 實驗內容 98
4.7.3 實驗參考程序 99
第5章 Simulink仿真工具箱 102
5.1 Simulink建模的基本知識 102
5.1.1 Simulink簡介 102
5.1.2 Simulink下常用模塊庫簡介 103
5.1.3 Simulink下其他工具箱模塊庫 107
5.2 Simulink建模與仿真 108
5.2.1 建立Simulink模型 108
5.2.2 建模實例 112
5.3 使用命令操作對系統進行仿真 115
5.4 Simulink仿真的應用實例演示 117
5.5 子系統及其封裝技術 122
5.5.1 子系統的建立 122
5.5.2 模塊封裝方法 123
5.6 S函數的設計與應用 125
5.6.1 用MATLAB語言編寫S函數 125
5.6.2 S函數的應用 128
5.7 Stateflow 132
5.7.1 基本的Stateflow圖創建並運行 132
5.7.2 使用狀態動作、轉移動作和轉移標簽定義圖行為 136
5.7.3 組合使用轉移和連接節點以創建分支路徑 139
5.7.4 通過定義圖形函數重用邏輯模式 140
5.7.5 使用真值表對組合邏輯建模 141
5.7.6 狀態機(Stateflow)實例 143
5.8 實驗六 Simulink仿真應用 148
5.8.1 實驗目的 148
5.8.2 實驗內容 148
5.8.3 實驗參考程序 149
第6章 控制系統工具箱 152
6.1 線性系統模型 152
6.1.1 連續系統的傳遞函數模型(tf對象) 152
6.1.2 連續系統的零極點增益模型(zpk對象) 153
6.1.3 連續系統的狀態空間模型(ss對象) 154
6.1.4 線性離散時間系統的數學模型 155
6.1.5 模型的轉換 155
6.1.6 部分分式展開 159
6.1.7 模型的連接 160
6.1.8 模型的屬性 163
6.2 控制系統的時域分析 169
6.2.1 階躍響應和沖激響應 169
6.2.2 控制系統的根軌跡分析方法 173
6.3 控制系統的頻域分析 179
6.3.1 bode函數 179
6.3.2 nyquist函數 180
6.3.3 其他常用頻域分析函數 181
6.4 控制系統仿真實例分析 184
6.5 實驗七 線性系統分析與設計 202
6.5.1 實驗目的 202
6.5.2 實驗內容 202
6.5.3 實驗參考程序 202
第7章 信號處理工具箱 206
7.1 信號及其表示 207
7.1.1 工具箱中的信號產生函數 207
7.1.2 離散時間信號的表示 212
7.1.3 幾種常用離散時間信號的表示 213
7.2 信號的基本運算 213
7.2.1 信號的相加與相乘 213
7.2.2 序列移位與周期延拓運算 214
7.2.3 序列翻轉與序列累加運算 215
7.2.4 兩序列的卷積運算 215
7.2.5 兩序列的相關運算 216
7.2.6 信號的能量和功率 216
7.3 線性時不變系統 216
7.3.1 二次分式模型的系統描述及轉換函數 217
7.3.2 線性時不變系統的響應 217
7.4 傅裏葉變換 220
7.4.1 傅裏葉變換形式 220
7.4.2 MATLAB中的傅裏葉變換函數 221
7.5 IIR數字濾波器的設計方法 223
7.5.1 沖激響應不變法 223
7.5.2 雙線性變換法 223
7.5.3 IIR濾波器的頻率變換設計法 224
7.6 FIR數字濾波器設計 227
7.6.1 窗函數設計法 228
7.6.2 頻率采樣法 230
7.6.3 MATLAB的其他相關函數 232
7.7 信號處理的圖形用戶界面工具 235
7.7.1 主窗口 235
7.7.2 SPTool菜單功能介紹 236
7.7.3 信號瀏覽器 240
7.7.4 濾波器瀏覽器 241
7.7.5 頻譜瀏覽器 242
7.7.6 濾波器設計器 242
7.8 實驗八 數字信號處理實驗 243
7.8.1 實驗目的 243
7.8.2 實驗內容 243
7.8.3 實驗參考程序 244
第8章 通信工具箱 249
8.1 MATLAB信源編/解碼方法 252
8.1.1 標量量化 252
8.1.2 預測量化 254
8.2 差錯控制編/解碼方法 256
8.3 調制與解調 260
8.4 誤碼率分析界面 265
8.5 通信模塊集 268
8.5.1 隨機數據源 272
8.5.2 序列發生器 275
8.5.3 壓縮和擴展 277
8.5.4 編碼和解碼 279
8.5.5 差錯參數設置編/解碼 281
8.5.6 具體實例 283
8.6 實驗九 通信系統仿真實驗 287
8.6.1 實驗目的 287
8.6.2 實驗內容 287
8.6.3 實驗參考程序 288
第9章 SimPowerSystems工具箱 294
9.1 SimPowerSystems工具箱模塊庫簡介 294
9.2 仿真應用實例 298
9.3 實驗十 SimPowerSystems工具箱應用 310
9.3.1 實驗目的 310
9.3.2 實驗內容 311
9.3.3 實驗參考仿真框圖與程序 312
參考文獻 324