MATLAB/Simulink實用教程：編程、仿真及電子信息學科應用(第2版)

徐國保：廣東海洋大學數學與計算機學院教授，博士，廣東海洋大學教學名師，校督導員，中國計算機學會高級會員，廣東省一流課程負責人，省級課程教研室負責人，物聯網工程系主任。從事計算機科學與技術領域的教學和研究工作，主要研究方向為計算機視覺與智能信息處理。主持和參與了12項省級以上科研課題；主持廣東省線上一流課程、廣東省課程教研室等8項省級教學研究項目；國內外期刊上發表論文60余篇，其中被SCI 收錄6篇，EI 收錄13篇；主編出版教育部教指委規劃教材教材2部，主編出版著作1部；獲批發明專利3項，實用新型專利3項和軟件著作權20項；曾獲得省級在線教學優秀案例一等獎2項（第一），校授課競賽一等獎，校教學成果獎特等獎2項，一等獎2項和二等獎3項，教學質量優秀獎2次，師德先進個人，優秀共產黨員2次等獎勵；指導學生參加互聯網+和挑戰杯等III類以上競賽獲國家級獎勵32和省級獎勵63項。

目錄

第一部分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的幫助系統

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的數據類型

1.5.1常量和變量

1.5.2整數和浮點數

1.5.3復數

1.6MATLAB的運算符

1.6.1算術運算符

1.6.2關系運算符

1.6.3邏輯運算符

1.6.4優先級

1.7應用實例

1.7.1計算一般數學公式

1.7.2繪制整流波形圖

習題1

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矩陣的特征值和特征向量

2.4.5矩陣的分解

2.4.6矩陣的信息獲取函數

2.5字符串

2.5.1字符串的創建

2.5.2字符串的操作

2.5.3字符串轉換

2.6多維數組

2.6.1多維數組的創建

2.6.2多維數組的操作

2.7結構數組和元胞數組

2.7.1結構數組

2.7.2元胞數組

2.8應用實例

2.8.1矩陣在圖像處理中的應用

2.8.2線性方程組的求解

2.8.3多維數組在彩色圖像中的應用

習題2

第3章MATLAB程序結構和M文件

3.1程序結構

3.1.1順序結構

3.1.2選擇結構

3.1.3循環結構

3.1.4程序控制命令

3.2M文件

3.2.1M文件的分類和特點

3.2.2M文件的創建和打開

3.3M函數文件

3.3.1M函數文件的格式

3.3.2M函數文件的調用

3.3.3主函數和子函數

3.3.4函數的參數

3.3.5函數的變量

3.4程序調試

3.4.1命令行窗口調試

3.4.2MATLAB菜單調試

3.4.3MATLAB調試函數

3.5應用實例

習題3

第4章MATLAB數值計算

4.1多項式

4.1.1多項式的創建

4.1.2多項式的值和根

4.1.3多項式的四則運算

4.1.4多項式的微積分運算

4.1.5多項式的部分分式展開

4.2數據插值

4.2.1一維插值

4.2.2二維插值

4.2.3多維插值

4.3數據擬合

4.4數據統計

4.4.1矩陣元素的最大值和最小值

4.4.2矩陣元素的平均值和中值

4.4.3矩陣元素的排序

4.4.4矩陣元素求和與求積

4.4.5矩陣元素的累加和與累乘積

4.4.6標準方差和相關系數

4.5數值計算

4.5.1函數極值

4.5.2函數零點

4.5.3數值差分

4.5.4數值積分

4.5.5常微分方程求解

4.6應用實例

習題4

第5章MATLAB符號運算

5.1MATLAB符號運算的特點

5.2MATLAB符號對象的創建和使用

5.3符號多項式函數運算

5.3.1多項式函數的符號表達形式及相互轉換

5.3.2符號多項式的向量表示形式及其計算

5.3.3反函數和復合函數求解

5.4符號微積分運算

5.4.1函數的極限和級數運算

5.4.2符號微分運算

5.4.3符號積分運算

5.5符號方程求解

5.5.1符號代數方程求解

5.5.2符號常微分方程求解

5.5.3一維偏微分方程求解

5.6應用實例

習題5

第6章MATLAB數據可視化

6.1MATLAB數據可視化一般步驟

6.2二維曲線的繪制

6.2.1繪圖基本函數

6.2.2線性圖格式設置

6.2.3圖形修飾

6.2.4圖形保持

6.2.5多個圖形繪制

6.3二維特殊圖形的繪制

6.3.1柱狀圖

6.3.2餅形圖

6.3.3直方圖

6.3.4離散數據圖

6.3.5向量圖

6.3.6極坐標圖

6.3.7對數坐標圖

6.3.8雙縱坐標繪圖

6.3.9函數繪圖

6.4三維曲線和曲面的繪制

6.4.1繪制三維曲線圖

6.4.2繪制三維曲面圖

6.4.3特殊的三維圖形

6.4.4繪制動畫圖形

6.5MATLAB圖形窗口

6.6應用實例

習題6

第7章Simulink仿真基礎

7.1Simulink概述

7.1.1Simulink的基本概念

7.1.2Simulink模塊的組成

7.1.3Simulink中的數據類型

7.2Simulink的使用

7.2.1Simulink的啟動和退出

7.2.2在Simulink的窗口創建一個新模型

7.2.3Simulink模塊的操作

7.2.4Simulink的建模和仿真

7.3Simulink的模塊庫及模塊

7.3.1Commonly Used Blocks子模塊庫

7.3.2Continuous子模塊庫

7.3.3Dashboard子模塊庫

7.3.4Discontinuous子模塊庫

7.3.5Discrete子模塊庫

7.3.6Logic and Bit Operations子模塊庫

7.3.7Lookup Tables子模塊庫

7.3.8Math Operations子模塊庫

7.3.9Model Verification子模塊庫

7.3.10ModelWide Utilities子模塊庫

7.3.11Ports & Subsystems子模塊庫

7.3.12Signals Attributes子模塊庫

7.3.13Signals Routing子模塊庫

7.3.14Sinks子模塊庫

7.3.15Sources子模塊庫

7.3.16Userdefined Functions子模塊庫

7.4Simulink模塊操作及建模

7.4.1Simulink模型

7.4.2Simulink模塊的基本操作

7.4.3系統模型註釋與信號標簽設置

7.4.4Simulink建模

7.5Simulink模塊及仿真參數設置

7.5.1模塊參數設置

7.5.2Simulink仿真參數設置

7.6過零檢測和代數環

7.6.1過零檢測

7.6.2代數環

7.7應用實例

習題7

第二部分MATLAB/Simulink應用篇

第8章MATLAB在電子信息處理中的應用

8.1MATLAB在信號與系統中的應用

8.1.1信號及表示

8.1.2信號的基本運算

8.1.3信號的能量和功率

8.1.4線性時不變系統的創建

8.1.5線性時不變系統的時域分析

8.1.6線性時不變系統的頻域分析

8.2MATLAB在數字信號處理中的應用

8.2.1傅裏葉變換

8.2.2IIR數字濾波器的設計

8.2.3FIR數字濾波器的設計

8.3MATLAB在數字圖像處理中的應用

8.3.1數字圖像的讀取、顯示和存儲

8.3.2數字圖像的類型及轉換

8.3.3圖像的基本運算

8.3.4圖像增強

8.3.5圖像濾波

8.3.6圖像邊緣檢測

8.3.7圖像壓縮

第9章MATLAB在控制系統中的應用

9.1控制系統的模型描述

9.1.1控制系統的模型與表達式

9.1.2控制系統模型間的關系

9.2控制系統的時域分析與MATLAB實現

9.2.1線性系統的穩定性分析

9.2.2控制系統的動態響應

9.2.3控制系統的時域響應指標

9.3控制系統的頻域分析與MATLAB實現

9.3.1控制系統的頻域特性

9.3.2控制系統的頻域分析性能指標

9.4控制系統的根軌跡分析與設計工具

9.4.1控制系統的根軌跡分析

9.4.2根軌跡設計工具

9.5控制系統的狀態空間分析

9.5.1狀態空間的線性變換

9.5.2狀態空間的能控性和能觀性

9.5.3狀態空間的狀態反饋與極點配置

9.6控制系統綜合實例與應用設計

9.6.1控制系統綜合實例

9.6.2簡單運動系統的建模及仿真

9.6.3“彈簧質量阻尼”系統的建模及仿真

9.6.4單容過程系統的建模及仿真

第10章MATLAB在通信系統中的應用

10.1MATLAB通信工具箱的組成

10.2信息量度與信源編碼

10.2.1信息的量度計算

10.2.2模擬信號量化和數字化

10.2.3信源編碼

10.3差錯控制和信道編碼

10.3.1線性分組碼編解碼

10.3.2交織編碼

10.3.3擾碼與解擾

10.4模擬調制與解調

10.4.1幅度調制與解調

10.4.2角度調制與解調

10.5數字調制與解調

10.5.1數字調制

10.5.2數字解調

10.6數字通信系統性能仿真

10.6.1數字信號的比特能量與AWGN信道

10.6.2數字通信系統的誤碼率仿真

第三部分MATLAB/Simulink實驗篇

第11章MATLAB/Simulink實驗

實驗一MATLAB運算基礎

實驗二向量和矩陣的運算

實驗三字符串及矩陣分析

實驗四M腳本文件和函數文件

實驗五程序結構設計

實驗六多項式運算及多項式插值和擬合

實驗七數據統計和數值計算

實驗八符號計算

實驗九MATLAB繪圖

實驗十Simulink仿真

附錄習題答案

參考文獻