第1章 MATLAB入门 1
1.1 MATLAB简介 1
1.1.1 MATLAB的功能及特点 1
1.1.2 MATLAB系统 2
1.1.3 MATLAB安装的目录结构 2
1.2 MATLAB开发环境 4
1.2.1 设置MATLAB 4
1.2.2 MATLAB桌面工具 5
1.3 MATLAB语言初步 9
1.3.1 MATLAB语言的特点 9
1.3.2 MATLAB的语言结构和编程方法 11
1.3.3 MATLAB的主要语法和操作符 13
1.4 本章小结 19
第2章 MATLAB常用数学方法 20
2.1 矩阵和数组的运算 20
2.1.1 矩阵的定义和运算 20
2.1.2 数组的定义和运算 24
2.1.3 数组的关系和逻辑运算 26
2.1.4 多维数组 27
2.2 特殊矩阵的生成 29
2.2.1 零矩阵与单位矩阵 29
2.2.2 对角矩阵 30
2.2.3 伴随矩阵 30
2.2.4 Vandermonde矩阵 31
2.2.5 Hilbert矩阵及逆Hilbert矩阵 32
2.3 矩阵特征参数的提取 32
2.3.1 矩阵的秩 32
2.3.2 矩阵的行列式 33
2.3.3 矩阵的迹 34
2.3.4 矩阵的范数 35
2.3.5 矩阵的特征多项式、特征方程与特征根 36
2.4 矩阵的分解 38
2.4.1 三角分解 38
2.4.2 Cholesky分解 41
2.4.3 奇异值分解 42
2.5 矩阵特征值与特征矢量 44
2.5.1 矩阵特征值与特征矢量的计算 45
2.5.2 广义矩阵特征值与特征矢量 46
2.6 矩阵求逆与线性方程求解 48
2.7 矩阵的非线性运算 50
2.7.1 对矩阵各个元素的非线性运算 50
2.7.2 对整个矩阵的非线性运算 51
2.8 其它常用数学方法 53
2.8.1 多项式拟合 53
2.8.2 非线性方程求解与最优化 54
2.9 常用数学方法举例 55
2.9.1 解线性方程组的全主元三角分解法 55
2.9.2 离散数据多项式拟合的正交化方法 57
2.9.3 求矩阵特征值的基本QR方法 61
2.10 本章小结 64
第3章 MATLAB中控制系统的数学描述与建模 65
3.1 微分方程 65
3.1.1 微分方程的数值解 65
3.1.2 非线性系统 68
3.1.3 线性化 71
3.2 传递函数 71
3.2.1 多项式的根和特征多项式 71
3.2.2 传递函数的零点和极点 72
3.2.3 部分分式展开 74
3.3 状态空间描述 74
3.3.1 将微分方程化成状态方程 75
3.3.2 矩阵的对角化 76
3.4 模型的转换与连接 77
3.4.1 数学模型的转换 77
3.4.2 系统模型的连接 81
3.5 模型的降阶与实现 89
3.5.1 模型降阶 90
3.5.2 模型实现 96
3.6 控制系统的模型属性 98
3.7 控制系统常用数学方程求解 105
3.8 本章小结 106
第4章 Simulink建模与仿真 107
4.1 一个使用Simulink的小例子 107
4.2 典型控制系统的建模与仿真 115
4.2.1 控制系统建模 115
4.2.2 仿真参数的设置 119
4.2.3 系统仿真 126
4.3 Simulink模块的操作 127
4.3.1 添加和选取模块 127
4.3.2 调整模块的位置和大小 128
4.3.3 模块名的处理 129
4.3.4 复制和删除模块 129
4.3.5 模块属性和参数的设置 130
4.3.6 模块间的连线 130
4.4 模块的合成、创建与封装 131
4.4.1 模块的合成 132
4.4.2 创建新模块 133
4.4.3 模块的封装 134
4.5 Simulink的mdl文件 138
4.6 本章小结 141
第5章 控制系统的时域分析和设计方法 143
5.1 控制系统的稳定性分析 143
5.2 控制系统的时域分析 148
5.2.1 时域分析的一般方法 148
5.2.2 常用时域分析函数 152
5.2.3 时域分析应用实例 156
5.3 根轨迹分析方法 162
5.3.1 模条件和角条件 162
5.3.2 绘制根轨迹的基本规则 163
5.3.3 根轨迹分析应用实例 164
5.4 极点配置设计方法 168
5.5 解耦控制设计方法 171
5.6 线性二次型最优控制器设计 176
5.6.1 线性二次型指标与里卡第（Riccati）方程求解 176
5.6.2 最优控制器设计实例 180
5.7 线性二次型高斯（Gauss）最优控制 194
5.7.1 LQG问题的一般解法 195
5.7.2 回路传输恢复技术 196
5.7.3 LQG设计实例 197
5.8 本章小结 201
第6章 控制系统的频域分析和设计方法 202
6.1 控制系统的频域分析 202
6.1.1 频域分析的一般方法 202
6.1.2 常用频域分析函数 207
6.1.3 频域分析应用实例 211
6.2 控制系统的校正 216
6.2.1 单变量系统的两种主要校正方式 216
6.2.2 PD、PI、PID校正 216
6.2.3 串联校正实例 219
6.3 多变量系统的频域设计方法 223
6.3.1 数学模型与标准型 223
6.3.2 多变量系统的频率响应 225
6.4 定量反馈控制设计方法 228
6.4.1 单变量系统的QFT设计方法 228
6.4.2 QFT设计举例 230
6.4.3 QFT设计工具箱应用 236
6.5 M1A1主战坦克观测仪飞轮控制器的设计 239
6.6 本章小结 246
第7章 MATLAB在数字信号处理中的应用 247
7.1 离散时间信号与系统 247
7.1.1 离散时间信号 247
7.1.2 离散系统的卷积和相关 250
7.1.3 离散系统的差分方程 256
7.2 离散时间傅里叶变换 258
7.2.1 离散时间傅里叶变换定义与计算 258
7.2.2 离散时间傅里叶变换的特性 261
7.3 离散傅里叶变换 266
7.3.1 离散傅里叶级数 266
7.3.2 离散傅里叶变换 268
7.4 数字信号处理信号分析实例 274
7.4.1 实验准备 274
7.4.2 wav文件的一次性傅里叶变换 274
7.4.3 wav文件的分段傅里叶分析 276
7.4.4 用Simulink进行仿真 280
7.5 本章小结 285
第8章 FIR滤波器设计 287
8.1 数字滤波器的结构 287
8.1.1 基本元件 287
8.1.2 IIR滤波器的结构 288
8.1.3 FIR滤波器的结构 299
8.2 滤波器设计基础 301
8.2.1 滤波器指标的确定 302
8.2.2 问题的描述 302
8.3 线性相位FIR滤波器的性质 302
8.3.1 冲激响应 303
8.3.2 频率响应 303
8.3.3 零点位置 305
8.4 FIR滤波器的窗函数设计技术 309
8.4.1 窗函数设计的基本思想 309
8.4.2 常用窗函数 309
8.4.3 窗函数设计公式 310
8.4.4 FIR滤波器设计实例 310
8.5 本章小结 319
第9章 IIR滤波器设计 320
9.1 滤波器的指标 320
9.2 模拟滤波器原型 321
9.2.1 巴特沃斯低通滤波器 321
9.2.2 切比雪夫低通滤波器 326
9.3 滤波器的变换 333
9.3.1 滤波器变换的基本方法 333
9.3.2 滤波器变换实例 333
9.4 用MATLAB设计低通滤波器 338
9.4.1 设计低通滤波器的MATLAB函数 338
9.4.2 低通滤波器设计实例 338
9.5 本章小结 343
第10章 MATLAB在通信仿真中的应用 344
10.1 信息论基础 344
10.1.1 信息的度量 344
10.1.2 信道容量的计算 346
10.1.3 信源编码 349
10.2 模拟线性调制 352
10.2.1 常规双边带调幅（AM） 353
10.2.2 抑制载波双边带调幅（DSB-SC） 358
10.2.3 单边带调幅（SSB） 361
10.2.4 残留边带调幅（VSB） 365
10.3 模拟角度调制 365
10.3.1 频率调制 365
10.3.2 相位调制 368
10.3.3 关于模拟调制的总结 371
10.4 脉冲编码调制（PCM） 374
10.4.1 模拟信号的抽样 374
10.4.2 最佳量化及量化误差 380
10.4.3 均匀量化 381
10.4.4 对数量化器及A律PCM编码 384
10.5 数字信号基带传输 389
10.5.1 数字基带信号的码型 389
10.5.2 码型的功率谱分布 396
10.5.3 基带传输的误码率 399
10.5.4 扰码与解扰 402
10.6 数字信号载波传输 405
10.6.1 幅度键控（ASK） 406
10.6.2 频移键控（FSK） 406
10.6.3 相移键控（PSK、DPSK） 407
10.6.4 正交幅度调制（QAM） 413
10.7 小结 416