MATLAB仿真及在電子信息與電氣工程中的應(yīng)用

目 錄

第1章　MATLAB概述　1

1．1　MATLAB的安裝　1

1．1．1　系統(tǒng)要求　1

1．1．2　安裝MATLAB　2

1．1．3　啟動與退出　6

1．2　MATLAB工作環(huán)境　7

1．2．1　主窗口　8

1．2．2　命令窗口　8

1．2．3　工作空間窗口　9

1．2．4　當前目錄窗口　10

1．2．5　命令歷史窗口　10

1．3　MATLAB幫助　10

1．3．1　幫助命令　11

1．3．2　幫助窗口　13

1．3．3　演示系統(tǒng)　14

課后習題　15

第2章　MATLAB基礎(chǔ)知識　16

2．1　MATLAB組成　16

2．2　MATLAB主要功能　18

2．3　MATLAB變量　20

2．3．1　MATLAB變量命名規(guī)則　21

2．3．2　MATLAB系統(tǒng)變量　21

2．4　MATLAB數(shù)據(jù)　22

2．4．1　MATLAB數(shù)據(jù)類型　22

2．4．2　矩陣　23

2．4．3　字符串　30

2．4．4　邏輯量　32

2．4．5　多維矩陣　32

2．4．6　元胞　35

2．4．7　結(jié)構(gòu)　37

2．5　MATLAB工作空間　39

2．5．1　MATLAB工作空間的存取　39

2．5．2　MATLAB工作空間管理命令　41

2．6　MATLAB的其他命令　42

課后習題　44

第3章　MATLAB數(shù)值運算　45

3．1　基本運算功能　45

3．1．1　算術(shù)運算　45

3．1．2　邏輯運算　50

3．1．3　關(guān)系運算　51

3．2　向量與矩陣處理　53

3．3　多項式　61

3．3．1　多項式的四則運算　62

3．3．2　多項式求值　62

3．3．3　多項式求根　63

3．3．4　多項式的生成與表達　63

3．4　線性方程組　64

3．4．1　線性方程組的表示　64

3．4．2　線性方程組求解　64

3．5　數(shù)學函數(shù)　67

課后習題　69

第4章　MATLAB圖形基礎(chǔ)　72

4．1　二維圖形繪制　72

4．1．1　基本繪圖函數(shù)　72

4．1．2　特殊坐標系函數(shù)　76

4．2　圖形修飾與控制　78

4．2．1　圖形標注　78

4．2．2　LaTex格式字符控制　80

4．2．3　坐標、網(wǎng)格與邊界控制　81

4．2．4　圖形保持　84

4．2．5　圖形窗口分割　85

4．3　三維圖形繪制　87

4．3．1　三維曲線圖　87

4．3．2　三維曲面圖　88

4．3．3　標準三維曲面　90

課后習題　91

第5章　MATLAB符號計算　92

5．1　符號變量與符號表達式　92

5．1．1　符號矩陣的創(chuàng)建與修改　92

5．1．2　符號矩陣與數(shù)值矩陣的轉(zhuǎn)換　95

5．1．3　符號表達式的運算　95

5．1．4　變量的確定　99

5．1．5　精度控制　99

5．2　微積分　101

5．2．1　極限　101

5．2．2　微分　102

5．2．3　積分　102

5．3　方程求解　103

5．3．1　代數(shù)方程求解　103

5．3．2　符號常微分方程求解　105

課后練習　106

第6章　Simulink仿真系統(tǒng)　108

6．1　Simulink操作基礎(chǔ)　108

6．1．1　Simulink簡介　108

6．1．2　Simulink的啟動與退出　109

6．2　系統(tǒng)仿真模型　109

6．2．1　Simulink仿真模型概述　109

6．2．2　Simulink的模塊庫介紹　110

6．2．3　Simulink的模塊庫功能介紹　112

6．3　仿真模型的建立與模塊參數(shù)與屬性的設(shè)置　118

6．3．1　仿真模塊的建立　118

6．3．2　模塊參數(shù)與屬性的設(shè)置　118

6．3．3　模塊的連接　118

6．4　Simulink仿真注意與技巧　119

6．4．1　Simulink仿真注意　119

6．4．2　Simulink仿真技巧　120

6．5　其他應(yīng)用模塊集和Simulink擴展庫　120

6．6　使用命令操作對系統(tǒng)進行仿真　123

6．7　系統(tǒng)仿真實例　128

課后習題　130

第7章　MATLAB圖形用戶界面　132

7．1　菜單設(shè)計　132

7．1．1　用戶菜單的建立　132

7．1．2　菜單對象常用屬性　133

7．1．3　快捷菜單　135

7．2　對話框設(shè)計　136

7．2．1　對話框的控件　136

7．2．2　公共對話框　137

7．2．3　一般對話框　139

7．2．4　對話框的設(shè)計　142

7．3　可視化用戶界面設(shè)計　146

7．3．1　圖形用戶界面設(shè)計窗口　146

7．3．2　可視化設(shè)計工具　148

7．3．3　圖形用戶界面設(shè)計應(yīng)用

示例　150

課后習題　153

第8章　MATLAB與外部接口　155

8．1　MATLAB數(shù)據(jù)接口　155

8．2　MATLAB調(diào)用C/C 　157

8．2．1　MATLAB MEX文件　157

8．2．2　MATLAB編譯器　163

8．2．3　獨立應(yīng)用程序　165

8．3　MATLAB計算引擎介紹　172

8．3．1　MATLAB計算引擎概述　172

8．3．2　MATLAB計算引擎庫函數(shù)　172

8．3．3　C/C 調(diào)用MATLAB

引擎　174

課后習題　178

第9章　MATLAB在電路分析中的應(yīng)用　182

9．1　電阻電路　182

9．2　動態(tài)電路　188

9．3　正弦穩(wěn)態(tài)電路　194

9．4　頻率響應(yīng)　201

9．5　二端口電路　206

9．5．1　Z、Y、H、G、A、B6種參數(shù)間關(guān)系的MATLAB語句　206

9．5．2　網(wǎng)絡(luò)函數(shù)及其MATLAB語句　207

課后習題　212

第10章　MATLAB在信號與系統(tǒng)分析中的應(yīng)用　218

10．1　連續(xù)信號和系統(tǒng)　218

10．2　傅里葉分析　227

10．3　離散信號和系統(tǒng)　237

10．4　線性時不變系統(tǒng)的模型　242

10．4．1　模型的典型表達式　242

10．4．2　模型轉(zhuǎn)換　245

課后習題　257

第11章　MATLAB在數(shù)字信號處理中的應(yīng)用　260

11．1　時域離散信號的產(chǎn)生及時域處理　261

11．2　Z變換和傅里葉變換　271

11．3　離散傅里葉變換（DFT）　288

11．4　數(shù)字濾波器　298

11．5　FIR數(shù)字濾波器　305

11．6　IIR數(shù)字濾波器　313

課后習題　322

第12章　MATLAB在控制系統(tǒng)分析中的應(yīng)用　324

12．1　控制系統(tǒng)中的LTI對象　325

12．1．1　LTI對象的類型和屬性　325

12．1．2　LTI模型的建立　326

12．1．3　對象屬性的獲取和修改　329

12．1．4　LTI模型的簡單組合和運算符擴展　332

12．1．5　復(fù)雜模型的組合　336

12．1．6　連續(xù)系統(tǒng)和采樣系統(tǒng)之間的變換　339

12．1．7　典型系統(tǒng)的生成　340

12．2　動態(tài)特性和時域分析函數(shù)　350

12．3　系統(tǒng)的頻域分析　363

12．4　系統(tǒng)的狀態(tài)空間函數(shù)　370

12．5　系統(tǒng)的狀態(tài)空間法設(shè)計函數(shù)　374

12．5．1　線性平方調(diào)節(jié)器問題　376

12．5．2　線性平方估計器問題　376

課后習題　384

附錄　MATLAB常用函數(shù)　388

陳鵬展 國際學術(shù)期刊International Journal of Signal Processing 、International Journal of Modelling, Identification and Control 等雜志審稿專家 國際學術(shù)會議IEEE ICIEA、ICMIC等審稿專家2100433B

本書以MATLAB R2015b版為基礎(chǔ)，由淺入深地全面講解MATLAB/Simulink軟件的基礎(chǔ)知識，并給出在電子信息及電氣工程等領(lǐng)域的仿真實例，內(nèi)容涉及面廣，涵蓋一般用戶需要使用的各種功能。

全書主要分為三大部分，共12章。第一部分（基礎(chǔ)）主要包括MATLAB簡介與工作環(huán)境、數(shù)據(jù)類型、數(shù)值計算與分析、數(shù)據(jù)可視化、MATLAB編程基礎(chǔ)等；第二部分（進階）主要為GUI設(shè)計、Simulink仿真、MATLAB程序擴展；第三部分（應(yīng)用）則涉及MATLAB的高級應(yīng)用，包括電路分析、信號與系統(tǒng)分析、數(shù)字信號處理、控制系統(tǒng)設(shè)計等。每一章的開始部分簡要介紹本章的基本內(nèi)容，并且制定學習目標，使讀者能夠明確學習任務(wù)，同時每章后配有緊扣每章內(nèi)容的習題。通過這些習題的訓練，讀者可以加深對MATLAB的了解，更加熟悉MATLAB的應(yīng)用。通過閱讀此書，讀者可以快速、全面掌握MATLAB的使用方法。利用書中的實例及課后的習題訓練，讀者可以達到熟練應(yīng)用和融會貫通的目的。

本書按邏輯編排，以工程應(yīng)用為目標，深入淺出，實例引導，講解翔實，適合作為電氣工程及其自動化、自動化、電子信息、機電等專業(yè)高等學校學生和研究生的教材或教學參考用書，也可供電氣工程領(lǐng)域的工程技術(shù)和研究人員參考 。

本書為普通高等教育“十一五”*規(guī)劃教材。

全書共分為八章，主要內(nèi)容包括MATLAB軟件的基本知識，MATLAB軟件的數(shù)值計算方法，MATLAB軟件的程序設(shè)計，Simulink的基礎(chǔ)應(yīng)用，MATLAB 軟件在電路與磁路中的應(yīng)用，MATLAB軟件在測控系統(tǒng)中的應(yīng)用，電力系統(tǒng)模塊庫分析與介紹以及MATLAB軟件在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用等方面的內(nèi)容。

本書系統(tǒng)闡述了MATLAB軟件（以MATLAB 6.5為例進行講解）設(shè)計的基礎(chǔ)知識、使用方法和MATLAB軟件在電氣工程中的模型建立與仿真分析中的重要方法和設(shè)計技巧。通過對具有實際工程應(yīng)用背景的實例進行分析、講解，使初學者能夠循序漸進、逐步加深理解和學習MATLAB軟件，以提高他們分析問題、解決問題的能力。

本書主要用作高等學校電氣信息類等相關(guān)專業(yè)的教材，也可供從事電氣信息、計算機仿真方面的工程技術(shù)人員和科研人員參考。

《MATLAB仿真在電子測量中的應(yīng)用》可作為高等學校電子測量、信息工程等相關(guān)專業(yè)的教材，也可供相關(guān)工程技術(shù)人員參考。