高等学校电子信息类专业系列 MATLAB/Simulink实用教程 编程、仿真及电子信息学科应用PDF电子书下载

第一部分 MATLAB/Simulink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 9

1.4 MATLAB帮助系统 13

1.4.1 help查询帮助函数 14

1.4.2 lookfor查询帮助函数 14

1.4.3 联机帮助系统 15

1.5 MATLAB数据类型 16

1.5.1 常量和变量 16

1.5.2 整数和浮点数 17

1.5.3 复数 18

1.6 MATLAB运算符 19

1.6.1 算术运算符 19

1.6.2 关系运算符 21

1.6.3 逻辑运算符 22

1.6.4 优先级 23

1.7 应用实例 23

1.7.1 计算一般数学公式 23

1.7.2 绘制整流波形图 24

习题1 25

第2章 MATLAB矩阵及其运算 26

2.1 矩阵的创建 26

2.1.1 直接输入矩阵 26

2.1.2 冒号生成矩阵 27

2.1.3 利用函数生成矩阵 27

2.1.4 利用文本文件生成矩阵 28

2.1.5 利用M文件生成矩阵 29

2.1.6 特殊矩阵的生成 30

2.2 矩阵的修改 34

2.2.1 矩阵部分替换 34

2.2.2 矩阵部分删除 34

2.2.3 矩阵部分扩展 35

2.2.4 矩阵结构变换 36

2.3 矩阵的基本运算 38

2.3.1 矩阵的加减运算 38

2.3.2 矩阵的乘法运算 39

2.3.3 矩阵的除法运算 39

2.3.4 矩阵的乘方运算 40

2.3.5 矩阵的点运算 40

2.4 矩阵的分析 41

2.4.1 方矩阵的行列式 41

2.4.2 矩阵的秩和迹 42

2.4.3 矩阵的逆和伪逆 42

2.4.4 矩阵的特征值和特征向量 44

2.4.5 矩阵的分解 45

2.4.6 矩阵的信息获取函数 49

2.5 字符串 51

2.5.1 字符串的创建 51

2.5.2 字符串的操作 53

2.5.3 字符串转换 56

2.6 多维数组 56

2.6.1 多维数组的创建 57

2.6.2 多维数组的操作 59

2.7 结构数组和元胞数组 61

2.7.1 结构数组 61

2.7.2 元胞数组 64

2.8 矩阵及其运算应用实例 67

2.8.1 矩阵在图像处理中的应用 67

2.8.2 线性方程组的求解 68

2.8.3 多维数组在彩色图像中的应用 70

习题2 72

第3章 MATLAB程序结构和M文件 75

3.1 程序结构 75

3.1.1 顺序结构 75

3.1.2 选择结构 77

3.1.3 循环结构 83

3.1.4 程序控制命令 87

3.2 M文件 88

3.2.1 M文件的分类和特点 89

3.2.2 M文件的创建和打开 90

3.3 M函数文件 91

3.3.1 M函数文件的格式 91

3.3.2 M函数文件的调用 92

3.3.3 主函数和子函数 93

3.3.4 函数的参数 96

3.3.5 函数的变量 98

3.4 程序调试 99

3.4.1 命令窗口调试 99

3.4.2 MATLAB菜单调试 100

3.4.3 MATLAB调试函数 101

3.5 应用实例 101

习题3 104

第4章 MATLAB数值计算 106

4.1 多项式 106

4.1.1 多项式的创建 106

4.1.2 多项式的值和根 107

4.1.3 多项式的四则运算 109

4.1.4 多项式的微积分运算 110

4.1.5 多项式的部分分式展开 112

4.2 数据插值 113

4.2.1 一维插值 113

4.2.2 二维插值 118

4.2.3 多维插值 119

4.3 数据拟合 120

4.4 数据统计 121

4.4.1 矩阵元素的最大值和最小值 121

4.4.2 矩阵元素的平均值和中值 124

4.4.3 矩阵元素的排序 125

4.4.4 矩阵元素求和和求积 126

4.4.5 矩阵元素的累加和与累乘积 127

4.4.6 标准方差和相关系数 128

4.5 数值计算 130

4.5.1 函数极值 130

4.5.2 函数零点 132

4.5.3 数值差分 133

4.5.4 数值积分 133

4.5.5 常微分方程求解 135

4.6 应用实例 136

习题4 137

第5章 MATLAB符号运算 140

5.1 MATLAB符号运算的特点 140

5.2 MATLAB符号对象的创建和使用 141

5.3 符号多项式函数运算 146

5.3.1 多项式函数的符号表达形式及相互转换 146

5.3.2 符号多项式的向量表示形式及其计算 151

5.3.3 反函数和复合函数求解 152

5.4 符号微积分运算 154

5.4.1 函数的极限和级数运算 154

5.4.2 符号微分运算 156

5.4.3 符号积分运算 159

5.5 符号方程求解 165

5.5.1 符号代数方程求解 165

5.5.2 符号常微分方程求解 168

5.5.3 一维偏微分方程求解 170

5.6 应用实例 175

习题5 180

第6章 MATLAB数据可视化 182

6.1 概述 182

6.2 二维曲线的绘制 183

6.2.1 绘图基本函数 183

6.2.2 线性图格式设置 187

6.2.3 图形修饰 191

6.2.4 图形保持 195

6.2.5 多个图形绘制 196

6.3 二维特殊图形的绘制 197

6.3.1 柱状图 197

6.3.2 饼形图 199

6.3.3 直方图 200

6.3.4 离散数据图 200

6.3.5 向量图 203

6.3.6 极坐标图 205

6.3.7 对数坐标图 206

6.3.8 双纵坐标绘图 207

6.3.9 函数绘图 208

6.4 三维曲线和曲面的绘制 209

6.4.1 绘制三维曲线图 209

6.4.2 绘制三维曲面图 210

6.4.3 特殊的三维图形 212

6.4.4 绘制动画图形 214

6.5 MATLAB图形窗口 215

6.6 应用实例 218

习题6 220

第7章 Simulink仿真基础 221

7.1 Simulink概述 221

7.1.1 Simulink的基本概念 222

7.1.2 Simulink模块的组成 223

7.1.3 Simulink中的数据类型 223

7.2 Simulink的使用 225

7.2.1 Simulink的启动和退出 225

7.2.2 在Simulink的窗口创建一个新模型 225

7.2.3 Simulink模块的操作 226

7.2.4 Simulink的建模和仿真 227

7.3 Simulink的模块库及模块 230

7.3.1 Commonly Used Blocks子模块库 230

7.3.2 Continuous子模块库 232

7.3.3 Dashboard子模块库 232

7.3.4 Discontinuous子模块库 233

7.3.5 Discrete子模块库 234

7.3.6 Logic and Bit Operations子模块库 235

7.3.7 Lookup Tables子模块库 236

7.3.8 Math Operations子模块库 237

7.3.9 Model Verification子模块库 238

7.3.10 Model-Wide Utilities子模块库 239

7.3.11 Ports＆Subsystems子模块库 240

7.3.12 Signals Attributes子模块库 241

7.3.13 Signals Routing子模块库 241

7.3.14 Sinks子模块库 242

7.3.15 Sources子模块库 243

7.3.16 User-defined Functions子模块库 244

7.4 Simulink模块操作及建模 245

7.4.1 Simulink模型 245

7.4.2 Simulink模块的基本操作 245

7.4.3 系统模型注释与信号标签设置 246

7.4.4 Simulink建模 248

7.5 Simulink模块及仿真参数设置 251

7.5.1 模块参数设置 251

7.5.2 Simulink仿真参数设置 252

7.6 过零检测和代数环 258

7.6.1 过零检测 258

7.6.2 代数环 259

7.7 应用实例 260

习题7 263

第二部分 MATLAB/Simulink应用篇 267

第8章 MATLAB在电子信息处理中的应用 267

8.1 MATLAB在信号与系统中的应用 267

8.1.1 信号及表示 267

8.1.2 信号的基本运算 275

8.1.3 信号的能量和功率 279

8.1.4 线性时不变系统的创建 280

8.1.5 线性时不变系统的时域分析 286

8.1.6 线性时不变系统的频域分析 294

8.2 MATLAB在数字信号处理中的应用 297

8.2.1 傅里叶变换 297

8.2.2 IIR数字滤波器的设计 303

8.2.3 FIR数字滤波器的设计 307

8.3 MATLAB在数字图像处理中的应用 312

8.3.1 数字图像的读取、显示和存储 312

8.3.2 数字图像的类型及转换 314

8.3.3 图像的基本运算 320

8.3.4 图像增强 326

8.3.5 图像滤波 329

8.3.6 图像边缘检测 334

8.3.7 图像压缩 336

第9章 MATLAB在控制系统中的应用 338

9.1 控制系统的模型描述 339

9.1.1 控制系统的模型与表达式 339

9.1.2 控制系统模型间的关系 342

9.2 控制系统的时域分析与MATLAB实现 344

9.2.1 线性系统的稳定性分析 344

9.2.2 控制系统的动态响应 345

9.2.3 控制系统的时域响应指标 350

9.3 控制系统的频域分析与MATLAB实现 353

9.3.1 控制系统的频域分析 353

9.3.2 控制系统的频域分析性能指标 355

9.4 控制系统的根轨迹分析 357

9.4.1 控制系统的根轨迹分析 357

9.4.2 根轨迹设计工具 360

9.5 控制系统的状态空间分析 362

9.5.1 状态空间的线性变换 362

9.5.2 状态空间的能控性和能观性 363

9.5.3 状态空间的状态反馈与极点配置 365

9.6 控制系统综合实例与应用设计 366

9.6.1 控制系统综合实例 366

9.6.2 简单运动系统的建模及仿真 370

9.6.3 “弹簧-质量-阻尼”系统的建模及仿真 370

9.6.4 单容过程系统的建模及仿真 372

第10章 MATLAB在通信系统中的应用 374

10.1 MATLAB通信工具箱的组成 374

10.2 信息量度与信源编码 375

10.2.1 信息的量度计算 375

10.2.2 模拟信号量化和数字化 376

10.2.3 信源编码 378

10.3 差错控制和信道编码 380

10.3.1 线性分组码编解码 380

10.3.2 交织编码 383

10.3.3 扰码与解扰 384

10.4 模拟调制与解调 386

10.4.1 幅度调制与解调 387

10.4.2 角度调制与解调 393

10.5 数字调制与解调 398

10.5.1 数字调制 398

10.5.2 数字解调 402

10.6 数字通信系统性能仿真 404

10.6.1 数字信号的比特能量与AWGN信道 405

10.6.2 数字通信系统的误码率仿真 408

第三部分 MATLAB/Simulink实验篇 415

第11章 MATLAB实验 415

实验一 MATLAB运算基础 415

实验二 向量和矩阵的运算 416

实验三 字符串及矩阵分析 418

实验四 M脚本文件和函数文件 419

实验五 程序结构设计 420

实验六 多项式运算及多项式插值和拟合 421

实验七 数据统计和数值计算 422

实验八 符号计算 423

实验九 MATLAB绘图 424

实验十 Simulink仿真 425

附录 习题答案 427

参考文献 455