MATLAB电子仿真与应用PDF电子书下载

第一章MATLAB入门 1

1.1 MATLAB简介 1

1.1.1 MATLAB的功能及特点 1

目录 1

1.1.2MATLAB系统 2

12 MATLAB安装 2

1.2.1 安装MATLAB 65（R13）的系统要求 2

1.2.2安装MATLAB 65（R13）的步骤 3

1.2.3删除或卸载MATLAB 7

1.2.4 MATLAB安装的目录结构 8

1.3.1启动MATLAB 10

1.3.2 设置MATLAB 10

1.3 MATLAB开发环境 10

1.3.3 MATLAB桌面 12

1.3.4 MATLAB桌面工具 13

1.3.5 MATLAB工具栏 20

1.4 MATLAB语言初步 21

1.4.1 MATLAB语言的特点 21

1.4.2 MATLAB的语言结构和编程方法 23

1.4.3 MATLAB的主要语法和操作符 25

1.5本章小结 32

第二章MATLAB常用数学方法 33

2.1矩阵和数组的运算 33

2.1.1矩阵的定义和运算 33

2.1.2数组的定义和运算 37

2.1.3数组的关系和逻辑运算 39

2.1.4 多维数组 40

2.2特殊矩阵的生成 43

2.2.1零矩阵与单位矩阵 43

2.2.2对角矩阵 43

2.2.3伴随矩阵 44

2.2.4 Vandermonde矩阵 45

2.2.5 Hiber矩阵及逆Hilbert矩阵 45

2.3矩阵特征参数的提取 46

2.3.1矩阵的秩 46

2.3.2矩阵的行列式 47

2.3.3矩阵的迹 48

2.3.4矩阵的范数 48

2.3.5矩阵的特征多项式、特征方程与特征根 50

2.4矩阵的分解 52

2.4.1 三角分解 52

2.4.2 Cholesky分解 55

2.4.3奇异值分解 56

2.5矩阵特征值与特征向量 59

2.5.1矩阵特征值与特征向量的计算 59

2.5.2广义矩阵特征值与特征向量 61

2.6矩阵求逆与线性方程求解 62

2.7矩阵的非线性运算 64

2.7.1 对矩阵各个元素的非线性运算 64

2.7.2对整个矩阵的非线性运算 65

2.8其他常用数学方法 67

2.8.1 多项式拟合 67

2.8.2非线性方程求解与最优化 68

2.9常用数学方法举例 70

2.9.1解线性方程组的全主元三角分解法 70

2.9.2 离散数据多项式拟合的正交化方法 72

2.9.3求矩阵特征值的基本QR方法 75

2.10本章小结 79

第三章MATLAB中控制系统的数学描述与建模 80

3.1微分方程 80

3.1.1微分方程的数值解 80

3.1.2非线性系统 84

3.1.3线性化 86

3.2传递函数 86

3.2.1 多项式的根和特征多项式 87

3.2.2传递函数的零点和极点 88

3.2.3部分分式展开 89

3.3状态空间描述 90

3.3.1将微分方程化成状态方程 90

3.3.2矩阵的对角化 91

3.4模型的转换与连接 92

3.4.1数学模型的转换 92

3.4.2系统模型的连接 98

3.5模型的降阶与实现 106

3.5.1模型降阶 106

3.5.2模型实现 112

3.6控制系统的模型属性 114

3.7控制系统常用数学方程求解 122

3.8本章小结 123

4.1一个使用Simulink的小例子 124

第四章Simulink建模与仿真 124

4.2典型控制系统的建模与仿真 132

4.2.1控制系统建模 132

4.2.2仿真参数的设置 137

4.2.3系统仿真 146

4.3 Simulink模块的操作 148

4.3.1添加和选取模块 148

4.3.2调整模块的位置和大小 148

4.3.3模块名的处理 150

4.3.4复制和删除模块 151

4.3.5模块属性和参数的设置 151

4.3.6模块间的连线 152

4.4.1模块的合成 154

4.4模块的合成、创建与封装 154

4.4.2创建新模块 155

4.4.3模块的封装 156

4.5 Simulink的mdl文件 162

4.6本章小结 166

第五章控制系统的时域分析和设计方法 167

5.1控制系统的稳定性分析 167

5.2控制系统的时域分析 173

5.2.1 时域分析的一般方法 173

5.2.2常用时域分析函数 176

5.2.3时域分析应用实例 181

5.3根轨迹分析方法 188

5.3.1模条件和角条件 188

5.3.2绘制根轨迹的基本规则 189

5.3.3根轨迹分析应用实例 190

5.4极点配置设计方法 194

5.5解耦控制设计方法 197

5.6线性二次型最优控制器设计 202

5.6.1 线性二次型指标与里卡第（Riccati）方程求解 202

5.6.2最优控制器设计实例 206

5.7线性二次型高斯（Gauss）最优控制 221

5.7.1 LQG问题的一般解法 221

5.7.2回路传输恢复技术 223

5.7.3 LQG设计实例 224

5.8本章小结 228

6.1.1频域分析的一般方法 229

6.1控制系统的频域分析 229

第六章控制系统的频域分析和设计方法 229

6.1.2常用频域分析函数 234

6.1.3频域分析应用实例 239

6.2控制系统的校正 243

6.2.1单变量系统的两种主要校正方式 243

6.2.2 PD、PI、PID校正 244

6.2.3串联校正实例 247

6.3多变量系统的频域设计方法 251

6.3.1数学模型与标准型 251

6.3.2 多变量系统的频率响应 253

6.4定量反馈控制设计方法 255

6.4.1单变量系统的QFT设计方法 256

6.4.2 QFT设计举例 258

6.4.3 QFT设计工具箱应用 264

6.5 M1Al主战坦克观测仪飞轮控制器的设计 268

6.6本章小结 275

第七章MATLAB在数字信号处理中的应用 277

7.1离散时间信号与系统 277

7.1.1 离散时间信号 277

7.1.2 离散系统的卷积和相关 280

7.1.3 离散系统的差分方程 286

7.2离散时间傅里叶变换 288

7.2.1 离散时间傅里叶变换定义与计算 288

7.2.2 离散时间傅里叶变换的特性 291

7.3离散傅里叶变换 296

7.3.1 离散傅里叶级数 296

7.3.2离散傅里叶变换 298

7.4.2 wav文件的一次性傅里叶变换 305

7.4数字信号处理信号分析实例 305

7.4.1 实验准备 305

7.4.3 wav文件的分段傅里叶分析 308

7.4.4用Simulink进行仿真 312

7.5本章小结 317

第八章FIR滤波器设计 318

8.1数字滤波器的结构 318

8.1.1基本元件 318

8.1.2 IIR滤波器的结构 319

8.1.3 FIR滤波器的结构 330

8.2滤波器设计基础 333

8.2.1 滤波器指标的确定 333

8.3.1 冲激响应 334

8.2.2问题的描述 334

8.3线性相位FIR滤波器的性质 334

8.3.2频率响应 335

8.3.3零点位置 337

8.4 FIR滤波器的窗函数设计技术 341

8.4.1 窗函数设计的基本思想 341

8.4.2常用窗函数 341

8.4.3窗函数设计公式 342

8.4.4 FIR滤波器设计实例 342

8.5本章小结 351

第九章IIR滤波器设计 352

9.1滤波器的指标 352

9.2.1 巴特沃斯低通滤波器 353

9.2模拟滤波器原型 353

9.2.2切比雪夫低通滤波器 359

9.3滤波器的变换 365

9.3.1滤波器变换的基本方法 365

9.3.2滤波器变换实例 366

9.4用MATLAB设计低通滤波器 370

9.4.1设计低通滤波器的MATLAB函数 371

9.4.2低通滤波器设计实例 371

9.5本章小结 376

第十章MATLAB在通信仿真中的应用 377

10.1信息论基础 377

10.1.1信息的度量 377

10.1.2信道容量的计算 379

10.1.3信源编码 382

10.2模拟线性调制 385

10.2.1常规双边带调幅（AM） 386

10.2.2抑制载波双边带调幅（DSB-SC） 392

10.2.3单边带调幅（SSB） 395

10.2.4残留边带调幅（VSB） 399

10.3模拟角度调制 399

10.3.1 频率调制 399

10.3.2相位调制 402

10.3.3关于模拟调制的总结 405

10.4脉冲编码调制（PCM） 408

10.4.1模拟信号的抽样 408

10.4.2最佳量化及量化误差 414

10.4.3均匀量化 415

10.4.4对数量化器及A律PCM编码 418

10.5数字信号基带传输 423

10.5.1数字基带信号的码型 424

10.5.2码型的功率谱分布 430

10.5.3基带传输的误码率 434

10.5.4扰码与解扰 437

10.6数字信号载波传输 441

10.6.1 幅度键控（ASK） 441

10.6.2频移键控（FSK） 442

10.6.3 相移键控（PSK、DPSK） 443

10.6.4 正交幅度调制（QAM） 449

10.7本章小结 452

附录SIMULINK模块 453