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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MATLAB7

1.2.4 MATLAB安装的目录结构8

1.3.1启动MATLAB10

1.3.2 设置MATLAB10

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