基本介绍

内容简介

陈怀琛、吴大正、高西全编著的《MATLAB及在电子信息课程中的应用(第4版)》以电路、信号和系统、数字信号处理和自动控制原理4门主课为目标，作为这些课程的伴侣书。晶体管模拟电路和数字电路虽然也是主课，但有专门的软件来辅助分析，因此本书不作介绍。作为教学辅导书，本书不作理论推导，而是直接利用教材上的现成结论。重点讨论如何利用这些结论和MATLAB编程来解决实际问题，通过数字结果来加深对理论的理解。本书自成体系，同时避免各门课程的局限性。由于种种原因，目前各门课程之间往往存在一些重叠，各校对课程范围的划分也不尽相同，本书尽量避免这些不必要的矛盾。比如学习控制理论的时候，关于线性系统求解问题就不再介绍，只要查看信号与系统的有关内容就行了。这样做虽然有些不便，但可以使读者把各门课程的概念真正连贯起来，使之融会贯通，有利于对课程的理解和深化。

作者简介

陈怀琛，1934年12月生于上海，毕业于军事电信工程学院，曾到美国宾西法尼亚大学系统工程系做访问学者。一直在西安电子科技大学担任教学、科研和管理工作，先后在机械系、自动控制系和电子工程系讲授过十多门课程，并任副校长，主管科研和研究生教育。曾兼任中国自动化学会理事、中国电子学会教育学会副理事长、陕西人民对外友协副会长、陕西省自动化学会副理事长等职务。 从1995年起，陈怀琛教授致力于推动大学课程和教学计算机化，目标是使教师和学生用计算机取代计算器来解决各课程的问题。在把MATLAB语言应用于大学课程教育方面，出版了多本著作：《控制系统CAD和MATLAB语言》（1996年12月）、《数字信号处理及其MATLAB实现》（1998年10月译）、《MATLAB及其在理工课程中的应用指南》（2000年1月）、《MATLAB及在电子信息课程中的应用》（2002年1月）、《数字信号处理教程——MATLAB释义与实现》（2004年10月）、《线性代数实践及MATLAB入门》（2005年10月）、《工程线性代数（MATLAB版）》（2007年9月）等。2009年，被教育部高教司指定为“用MATLAB和建模实践改造工科线性代数教育”项目的负责人，组织带领16所高校共同实施。

图书目录

第1部分语言篇 第1章MATLAB语言概述 1.1MATLAB语言的发展 1.2MATLAB语言的特点 1.3MATLAB的工作环境 1.3.1命令窗 1.3.2图形窗 1.3.3文本编辑窗 1.4演示程序 第2章基本语法 2.1变量及其赋值 2.1.1标识符与数 2.1.2矩阵及其元素的赋值 2,1.3复数 2.1.4变量检查 2.1.5基本赋值矩阵 2.2矩阵的初等运算 2.2.1矩阵的加减乘法 2.2.2矩阵除法及线性方程组的解 2.2.3矩阵的乘方和幂次函数 2.2.4矩阵结构形式的提取与变换 2.3元素群运算 2.3.1数组及其赋值 2.3.2元素群的四则运算和幂次运算 2.3.3元素群的函数 2.4逻辑判断及流程控制 2.4.1关系运算 2.4.2逻辑运算 2.4.3流程控制语句 2.5基本绘图方法 2.5.1直角坐标中的两维曲线 2.5.2线型、点型和颜色 2.5.3多条曲线的绘制 2.5.4屏幕控制和其他二维绘图 2.5.5三维曲线和曲面 2.5.6特殊图形和动画 2.5.7彩色、光照和图像 2.5.8低层图形屏幕控制功能 2.6M文件及程序调试 2.6.1主程序文件 2.6.2人机交互命令 2.6.3函数文件 2.6.4文件编辑器及程序调试 第3章MATLAB的开发环境和工具 3.1MATLAB与其他软件的接口关系 3.1.1与磁盘操作系统的接口关系 3.1.2与文字处理系统Winword的关系 3.1.3图形文件的转储 3.1.4低层输入输出函数库 3.1.5与C和FORTRAN子程序的动态链接 3.2MATLAB的文件管理系统 3.2.1安装后的MATLAB文件管理系统 3.2.2MATLAB自身的用户文件格式 3.2.3文件管理和搜索路径 3.2.4与目录和搜索有关的命令 3.2.5搜索顺序 3.3MATLAB的开发环境 3.3.1桌面系统的内容 3.3.2桌面命令菜单简介 3.3.3MATLAB的用户界面 第4章MATLAB的其他函数库 4.1数据分析函数库（datafun函数库） 4.1,1基本的数据分析 4.1.2用于场论的数据分析函数 4.1.3用于随机数据分析的函数 4.1.4用于相关分析和傅里叶分析的函数 4.2矩阵的分解与变换（matfun函数库） 4.2.1线性方程组的系数矩阵 4.2.2矩阵的分解 4.2.3矩阵的特征值分析 4.2.4特殊矩阵库（specmat） 4.3多项式函数库（polyfun） 4.3.1多项式的四则运算 4.3.2多项式求导、求根和求值 4.3.3多项式拟合 4.3.4多项式插值 4.3.5线性微分方程的解（residue） 4.4函数功能和数值积分函数库（funfun） 4.4.1函数功能和数值积分函数库的主要子程序 4.4.2非线性函数的分析 4.4.3任意函数的数值积分 4.5字符串函数库（strfun） 4.5.1字符串的赋值 4.5.2字符串语句的执行 4.5.3字符串输入／输出 4.6稀疏矩阵函数库（sparfun） 4.7图形界面函数库（Guitools） 4.8数据类型函数库（datatypes） 4.8.1结构阵列 4.8.2单元阵列 4.8.3类和对象 习题 第2部分应用篇 第5章MATLAB在电路中的应用 5.1电阻电路 5.2动态电路 5.3正弦稳态电路 5.4频率响应 5.5二端口电路 5.5.1Z，Y，H，G，A，B六种参数间关系的MATLAB语句 5.5.2网络函数及其MATLAB语句 5.6用MATLAB图解几个电路概念 习题 第6章MATLAB在信号与系统中的应用 6.1连续信号和系统 6.2傅里叶分析 6.3离散信号和系统 6.4线性时不变系统的模型 6.4.1模型的典型表达式 6.4.2模型转换 6.5频谱概念的MATLAB图释 习题 第7章MATLAB在数字信号处理中的应用 7.1时域离散信号的产生及时域处理 7.2z变换和傅里叶变换 7.3离散傅里叶变换（DFT） 7.4数字滤波器结构 7.5FIR数字滤波器设计 7.6IIR数字滤波器设计 7.7频率、角频率和数字频率 7.7.1频率 7.7.2角频率 7.7.3序列信号的频率——数字频率 习题 第8章MATLAB在自动控制原理中的应用 8.1控制工具箱中的LTI对象 8.1.1LTI对象的类型和属性 8.1.2LTI模型的建立 8.1.3对象属性的获取和修改 8.1.4LTI模型的简单组合和运算符扩展 8.1.5复杂模型的组合 8.1.6连续系统和采样系统之间的变换 8.1.7典型系统的生成 8.2动态特性和时域分析函数 8.3系统的频域分析函数 8.4系统的状态空间分析函数 8.5系统的状态空间法设计函数 8.5.1线性平方调节器问题 8.5.2线性平方估计器问题 习题 第9章MATLAB工具箱简介 9.1符号数学（Symbolic Math）工具箱简介 9.1.1Symbolic工具箱的主要功能 9.1.2符号数学式的基本表示方法 9.2系统仿真（Simulink）工具箱简介 9.2.1概述 9.2.2环节库及框图的建立 9.2.3仿真方法和参数的设定 9.2.4仿真的运行 9.2.5Simulink的子系统屏蔽（Masking）功能 9.2.6Simulink内部工作过程简介 9.2.7Simulink应用范围的扩展 9.3以matlab为基础的工具箱简介 9.4以Simulink为基础的模块工具箱简介 9.4.1电力系统（Powersys）模块工具箱简介 9.4.2数字信号处理（DSPBlocks）模块工具箱简介 9.4.3定点处理（Fix-Point Blocks）模块工具箱简介 9.4.4通信系统（Comm）模块工具箱简介 附录A全书例题索引 附录B关于负频率的探讨 参考文献

序言

第4版序言 从本书开始发行至今的十多年间，在大学工科中教学生用计算机软件工具来解决课程中的问题，已得到愈来愈广泛的认同。其中最有意义的一件事，就是由教育部高教司于2009年1月启动并组织几十个大学实施了两年的“用信息技术工具改造课程”教改项目。尤其是其中的“用MATLAB和建模实践改造工科线性代数课程”子项，使得线性代数不再是专门训练抽象思维的课程，而真正成为能解决后续工程课中数学问题的强有力的工具。因为这个改革在大一就实施，而且在全部新生中普及，使得所有的学生从入学第一年就懂得了MATLAB初步，对数学软件产生极大的兴趣，为在后续课程中的应用开辟了道路。本书所涉及的电路、信号与系统、数字信号处理和自动控制原理四门课程都可以直接受益。 近些年来，我发现在本书所涉及的四门课程的教育中，存在着两个薄弱的领域，很多教师和教材都没有搞得很清楚，我曾多次发表文章[1,2,3]进行呼吁。而这两方面的问题，都可以借助于MATLAB做形象生动的说明。这次对本书第3版的修订，也就着重讨论以下两个问题。 一是复信号和负频率的概念。最早遇到负频率的课程是信号与系统，因为傅里叶变换和频谱是课程的核心，频谱的横轴是从-∞到+∞，负频率是明显存在的，问题是如何解释？大多数的书都回避了这个问题，有些回避的方法是不对的，例如说“负频率仅仅是数学概念，没有任何物理意义”。其实负频率的概念是通过旋转相量 与复信号紧密联系的，不懂负频率，也就不懂复信号。在有些教材中，甚至用信号的“实值性”来否定复信号。因为自然界中没有带着虚数j的物理量，所以就不承认复信号，这太天真了！复信号是二维的信号，如位移、电场等，其两路信号在空间上正交、时间（相位）上协调，共同完成单路信号无法实现的任务（例如产生旋转磁场），对其综合效果的分析必须借助于复数，所以，推理时把一路信号乘以j。哪里有天然带j的信号？在电类专业先修的电路和电机课中就遇到过复信号，可惜许多人不认得。2007年我发现这个问题时，本书第3版刚出，我就把该书的附录B改写成了一篇文章“关于负频率的探讨”，这对老师比较合适，对学生而言可能偏难。这次修订中，我把这个问题分散配置，在电路中讲复信号如何形成旋转电磁场，在信号与系统中讲傅里叶反变换求复信号的动画仿真，在信号处理中对数字频率进行阐述，也许更易于被学生接受。 二是复杂系统的矩阵建模求解的方法。在信号与系统课程中，难题之一是复杂信号流图的求解，过去的书上都是不加证明地给出所谓“梅森公式”。但这个公式很陈旧很繁。超过三阶就更难用，现在很多书就干脆不讲了，这不是科学的办法，学生毕业后遇到大量的这类问题，还是不会解。到了数字信号处理课，求复杂滤波器的系统函数又遇到这个拦路虎；到自动控制原理中的复杂系统结构图变换，又是使师生头痛的一个难点。其实归根到底，这三个难题是有共性的，都是高阶线性代数方程组求解，都可以把它们归结为矩阵方程，用MATLAB可轻而易举地予以解决。这个方法是我在2002年发现的，以后在多次学术会议和杂志上宣传，在本教材的前几版中，也有这方面的例题。不过好像普及得还很不够，许多教师都还不知道。因此本书在此次再版中，增加了几个例题，以强化读者对此方法的理解。 第4版修订后的例题程序集名为dsk02v4，比前几版只增加了十来个程序。有关本书的程序集和教案等，读者可以从博文视点公司的网站http://www.broadview.com.cn/20982上下载，也可从我的主页http://chen.matlabedu.cn 上找到并下载。我的电子邮件是hchchen1934@vip.163.com，读者若发现书中错误或有建议，可用电子邮件与我联系。 陈怀琛 2013-5-10于西安电子科大

编辑推荐

《MATLAB及在电子信息课程中的应用》(第3版)前面两个版本已被多所院校作为电子信息类课程的教材和教辅参考书，根据读者需求，作者再次更新了版本，将MATLAB升级，增加了部分例题，更加适合教学和自学。《MATLAB及在电子信息课程中的应用》(第3版)可作为学习MATLAB语言的入门及应用教材，也可供电子信息领域大学师生及工程技术人员参考。 《MATLAB及在电子信息课程中的应用》(第3版)分为两篇，第1篇包括第1章～第4章，介绍MATLAB语言的基础；第2篇为第5章～第9章，讨论MATLAB在大学电子信息类各专业基础课程中的应用。

目录

第1部分 语言篇 第1章 MATLAB语言概述 1.1MATLAB语言的发展 1.2MATLAB语言的特点 1.3MATLAB的工作环境 1.3.1命令窗 1.3.2图形窗 1.3.3文本编辑窗 1.4演示程序 第2章 基本语法 2.1变量及其赋值 2.1.1标识符与数 2.1.2矩阵及其元素的赋值 2.1.3复数 2.1.4变量检查 2.1.5基本赋值矩阵 2.2矩阵的初等运算 2.2.1矩阵的加减乘法 2.2.2矩阵除法及线性方程组的解 2.2.3矩阵的乘方和幂次函数 2.2.4矩阵结构形式的提取与变换 2.3元素群运算 2.3.1数组及其赋值 2.3.2元素群的四则运算和幂次运算 2.3.3元素群的函数 2.4逻辑判断及流程控制 2.4.1关系运算 2.4.2逻辑运算 2.4.3流程控制语句 2.5基本绘图方法 2.5.1直角坐标中的两维曲线 2.5.2线型、点型和颜色 2.5.3多条曲线的绘制 2.5.4屏幕控制和其他二维绘图 2.5.5三维曲线和曲面 2.5.6特殊图形和动画 2.5.7彩色、光照和图像 2.5.8低层图形屏幕控制功能 2.6M文件及程序调试 2.6.1主程序文件 2.6.2人机交互命令 2.6.3函数文件 2.6.4文件编辑器及程序调试 第3章 MATLAB的开发环境和工具 3.1MATLAB与其他软件的接口关系 3.1.1与磁盘操作系统的接口关系 3.1.2与文字处理系统W'mword的关系 3.1.3图形文件的转储 3.1.4低层输入输出函数库 3.1.5与C和FORTRAN子程序的动态链接 3.2MATLAB的文件管理系统 3.2.1安装后的MATLAB文件管理系统 3.2.2MATL,AB自身的用户文件格式 3.2.3文件管理和搜索路径 3.2.4与目录和搜索有关的命令 3.2.5搜索顺序 3.3MATLAB的开发环境 3.3.1桌面系统的内容 3.3.2桌面命令菜单简介 3.3.3MATLAB的用户界面 第4章 MATLAB的其他函数库 4.1数据分析函数库(datafun函数库) 4.1.1基本的数据分析 4.1.2用于场论的数据分析函数 4.1.3用于随机数据分析的函数 4.1.4用于相关分析和傅里叶分析的函数 4.2矩阵的分解与变换(matfun函数库) 4.2.1线性方程组的系数矩阵 4.2.2矩阵的分解 4.2.3矩阵的特征值分析3 4.2.4特殊矩阵片(specmat) 4.3多项式函数库(polyfun) 4.3.1多项式的四则运算3 4.3.2多项式求导、求根和求值 4.3.3多项式拟合 4.3.4多项式插值 4.3.5线性微分方程的解(residue) 4.4函数功能和数值积分函数库(funfun) 4.4.1函数功能和数值积分函数库的丰要子程序 4.4.2非线性函数的分析 4.4.3任意函数的数值积分 4.5字符串函数库(strfun) 4.5.1字符串的赋值 4.5.2字符串语句的执行 4.5.3字符串输入输出 4.6稀疏矩阵函数库(sparfun) 4.7图形界面函数库(Guit00ls) 4.8数据类型函数库(datarypes) 4.8.1结构阵列 4.8.2单元陈列 4.8.3类和对象 习题 第2部分 应用篇 第5章 MATLAB在电路中的应用 5.1电阻电路 5.2动态电路 5.3正弦稳态电路 5.4频率响应 5.5二端口电路 5.5.1Z，Y，H，G，A，B六种参数间关系的MATLAB语句 5.5.2网络函数及其MAq、LAB语句 习题 第6章 MATLAB在信号与系统中的应用 6.1连续信号和系统 6.2傅里叶分析 6.3离散信号和系统 6.4线性时不变系统的模型 6.4.1模型的典型表达式 6.4.2模型转换 习题 第7章 MATLAB在数字信号处理中的应用 7.1时域离散信号的产生及时域处理 7.2z变换和傅里叶变换 7.3离散傅里叶变换(DFT) 7.4数字滤波器结构 7.5FIR数字滤波器设计 7.6IlR数字滤波器设计 习题 第8章 MATLAB在自动控制原理中的应用 8.1控制工具箱中的LTI对象 8.1.1LTI对象的类型和属性 8.1.2LTI模型的建立 8.1.3对象属性的获取和修改 8.1.4LTI模型的简单组合和运算符扩展 8.1.5复杂模型的组合 8.1.6连续系统和采样系统之间的变换 8.1.7典型系统的生成 8.2动态特性和时域分析函数 8.3系统的频域分析函数 8.4系统的状态空间分析函数 8.5系统的状态空间法设计函数 8.5.1线性平方调节器问题 8.5.2线性平方估计器问题 习题 第9章 MATLAB工具箱简介 9.1符号数学(SymbolicMath)工具箱简介 9.1.1Symbolic工具箱的主要功能 9.1.2符号数学式的基本表示方法 9.2系统仿真(Simulinl()工具箱简介 9.2.1概述 9.2.2环节库及框图的建立 9.2.3仿真方法和参数的没定 9.2.4仿真的运行 9.2.5Simulink的予系统屏蔽(Masking)功能 9.2.6Simulink内部工作过程简介 9.2.7Simulink应用范围的扩展 9.3以matlab为基础的工具箱简介 9.4以Simulink为基础的模块工具箱简介 9.4.1电力系统(Powersys)模块工具箱简介 9.4.2数字信号处理(DSPBlocks)模块工具箱简介 9.4.3定点处理(Fix—PointBlocks)模块工具箱简介 9.4.4通信系统(Comm)模块工具箱简介 附录A全书例题索引 附录BMATLAB基本部分的函数索引 附录C信号处理工具箱函数集 附录D控制系统工具箱库函数 参考文献