本书以MATLAB R2023b版为蓝本，重点讲述了MATLAB的功能及其在电气与电子信息类相关专业领域中的应用。全书共分9章，主要内容包括：MATLAB系统环境，MATLAB应用基础，MATLAB绘图，MATLAB数值计算与符号计算，Simulink仿真工具箱，控制系统工具箱，信号处理工具箱，通信工具箱，以及SimPowerSystems工具箱。每章后面都配有实验指导，紧扣教学内容，使读者能够通过上机操作及时有效地掌握该章的主要内容。本书配有电子教案、例题源程序等丰富的教学资源，以帮助读者快速掌握并应用MATLAB。

贺超英，女，1975年4月出生。2004年毕业于湖南大学控制理论与控制工程专业，硕士。自2004年7月至今，任中南林业科技大学自动化系专任教师，讲师。

目 录
第1章 MATLAB系统环境 1
1.1 什么是MATLAB 1
1.2 MATLAB 7.11操作界面 3
1.3 MATLAB R2015a和MATLAB R2023b操作界面 6
1.4 MATLAB帮助系统 9
1.4.1 MATLAB的帮助命令 9
1.4.2 帮助窗口 10
第2章 MATLAB应用基础 12
2.1 变量及其操作 12
2.2 MATLAB数组与矩阵运算 17
2.2.1 冒号表达式 17
2.2.2 矩阵的建立 18
2.2.3 矩阵的拆分 18
2.2.4 MATLAB数据的运算 20
2.2.5 特殊矩阵 24
2.3 数学函数 24
2.4 数据的获取 25
2.4.1 readtable基于文件创建表 25
2.4.2 writetable将表写入文件 26
2.4.3 imread从图形文件读取图像 27
2.5 M文件 28
2.5.1 脚本文件 28
2.5.2 函数文件 30
2.6 实时脚本 32
2.7 程序控制结构 33
2.7.1 顺序结构 33
2.7.2 选择结构 34
2.7.3 循环结构 36
2.8 实验一 MATLAB运算基础 37
2.8.1 实验目的 37
2.8.2 实验内容 37
2.8.3 实验参考程序 38
2.9 实验二 M函数与M文件的编写与应用 39
2.9.1 实验目的 39
2.9.2 实验内容 39
2.9.3 实验参考程序 40
2.10 实验三 选择与循环结构程序设计 41
2.10.1 实验目的 41
2.10.2 实验内容 41
2.10.3 实验参考程序 42
第3章 MATLAB绘图 45
3.1 二维图形 45
3.1.1 基本的绘图命令 45
3.1.2 轴的形式与刻度设置 46
3.1.3 图形的标注、网格及图例说明 47
3.1.4 绘制二维图形的其他函数 52
3.2 三维图形 56
3.2.1 绘制三维曲线的基本函数 56
3.2.2 三维曲面 56
3.3 使用绘图工具绘制图形 59
3.4 使用向导创建图形用户界面 59
3.5 实验四 绘图函数的应用 67
3.5.1 实验目的 67
3.5.2 实验内容 67
3.5.3 实验参考程序 68
第4章 MATLAB数值计算与符号计算 70
4.1 曲线拟合与插值运算 70
4.2 数值微积分 74
4.2.1 数值微分 74
4.2.2 数值积分 75
4.3 线性方程组求解 77
4.3.1 直接解法 77
4.3.2 迭代解法 79
4.4 常微分方程的数值求解 81
4.5 MATLAB符号计算 83
4.5.1 符号计算基础 83
4.5.2 符号导数及其应用 90
4.5.3 符号积分 92
4.5.4 符号方程求解 93
4.6 级数 97
4.7 实验五 数值工具箱与符号工具箱的应用 98
4.7.1 实验目的 98
4.7.2 实验内容 98
4.7.3 实验参考程序 99
第5章 Simulink仿真工具箱 102
5.1 Simulink建模的基本知识 102
5.1.1 Simulink简介 102
5.1.2 Simulink下常用模块库简介 103
5.1.3 Simulink下其他工具箱模块库 107
5.2 Simulink建模与仿真 108
5.2.1 建立Simulink模型 108
5.2.2 建模实例 112
5.3 使用命令操作对系统进行仿真 115
5.4 Simulink仿真的应用实例演示 117
5.5 子系统及其封装技术 122
5.5.1 子系统的建立 122
5.5.2 模块封装方法 123
5.6 S函数的设计与应用 125
5.6.1 用MATLAB语言编写S函数 125
5.6.2 S函数的应用 128
5.7 Stateflow 132
5.7.1 基本的Stateflow图创建并运行 132
5.7.2 使用状态动作、转移动作和转移标签定义图行为 136
5.7.3 组合使用转移和连接节点以创建分支路径 139
5.7.4 通过定义图形函数重用逻辑模式 140
5.7.5 使用真值表对组合逻辑建模 141
5.7.6 状态机(Stateflow)实例 143
5.8 实验六 Simulink仿真应用 148
5.8.1 实验目的 148
5.8.2 实验内容 148
5.8.3 实验参考程序 149
第6章 控制系统工具箱 152
6.1 线性系统模型 152
6.1.1 连续系统的传递函数模型(tf对象) 152
6.1.2 连续系统的零极点增益模型(zpk对象) 153
6.1.3 连续系统的状态空间模型(ss对象) 154
6.1.4 线性离散时间系统的数学模型 155
6.1.5 模型的转换 155
6.1.6 部分分式展开 159
6.1.7 模型的连接 160
6.1.8 模型的属性 163
6.2 控制系统的时域分析 169
6.2.1 阶跃响应和冲激响应 169
6.2.2 控制系统的根轨迹分析方法 173
6.3 控制系统的频域分析 179
6.3.1 bode函数 179
6.3.2 nyquist函数 180
6.3.3 其他常用频域分析函数 181
6.4 控制系统仿真实例分析 184
6.5 实验七 线性系统分析与设计 202
6.5.1 实验目的 202
6.5.2 实验内容 202
6.5.3 实验参考程序 202
第7章 信号处理工具箱 206
7.1 信号及其表示 207
7.1.1 工具箱中的信号产生函数 207
7.1.2 离散时间信号的表示 212
7.1.3 几种常用离散时间信号的表示 213
7.2 信号的基本运算 213
7.2.1 信号的相加与相乘 213
7.2.2 序列移位与周期延拓运算 214
7.2.3 序列翻转与序列累加运算 215
7.2.4 两序列的卷积运算 215
7.2.5 两序列的相关运算 216
7.2.6 信号的能量和功率 216
7.3 线性时不变系统 216
7.3.1 二次分式模型的系统描述及转换函数 217
7.3.2 线性时不变系统的响应 217
7.4 傅里叶变换 220
7.4.1 傅里叶变换形式 220
7.4.2 MATLAB中的傅里叶变换函数 221
7.5 IIR数字滤波器的设计方法 223
7.5.1 冲激响应不变法 223
7.5.2 双线性变换法 223
7.5.3 IIR滤波器的频率变换设计法 224
7.6 FIR数字滤波器设计 227
7.6.1 窗函数设计法 228
7.6.2 频率采样法 230
7.6.3 MATLAB的其他相关函数 232
7.7 信号处理的图形用户界面工具 235
7.7.1 主窗口 235
7.7.2 SPTool菜单功能介绍 236
7.7.3 信号浏览器 240
7.7.4 滤波器浏览器 241
7.7.5 频谱浏览器 242
7.7.6 滤波器设计器 242
7.8 实验八 数字信号处理实验 243
7.8.1 实验目的 243
7.8.2 实验内容 243
7.8.3 实验参考程序 244
第8章 通信工具箱 249
8.1 MATLAB信源编/解码方法 252
8.1.1 标量量化 252
8.1.2 预测量化 254
8.2 差错控制编/解码方法 256
8.3 调制与解调 260
8.4 误码率分析界面 265
8.5 通信模块集 268
8.5.1 随机数据源 272
8.5.2 序列发生器 275
8.5.3 压缩和扩展 277
8.5.4 编码和解码 279
8.5.5 差错参数设置编/解码 281
8.5.6 具体实例 283
8.6 实验九 通信系统仿真实验 287
8.6.1 实验目的 287
8.6.2 实验内容 287
8.6.3 实验参考程序 288
第9章 SimPowerSystems工具箱 294
9.1 SimPowerSystems工具箱模块库简介 294
9.2 仿真应用实例 298
9.3 实验十 SimPowerSystems工具箱应用 310
9.3.1 实验目的 310
9.3.2 实验内容 311
9.3.3 实验参考仿真框图与程序 312
参考文献 324