本书根据MATLAB在电类专业各门课程中的应用，采用教程和实训相结合的方式，集中介绍应用MATLAB解决各专业问题的方法。教程部分的内容详尽，采用讲解和例题相结合的方式，针对数学运算、电路原理、电机与拖动、电力电子技术、自动控制原理、电力拖动自动控制系统、信号与系统和电力系统分析课程中的专业问题，运用MATLAB编程或Simulink仿真模型进行解决;实训的内容与教程相对应补充，从练习操作和指导分析等方面进一步巩固教程的学习效果。通过本书的学习，电类专业的学生能够运用MATLAB软件工具高效地解决专业课程中的问题。本书具有操作方便和实用性强的鲜明特色。 　　本书适用于电类专业本科生的教学，也可作为各门专业课程的工具书和课程设计、毕业设计的指导书，还可作为研究生课程学习和广大科研人员的参考书。

高等院校教师

前言
第1篇教程
第1章MATLAB开发环境及编程2
1.1MATLAB概述2
1.1.1MATLAB集成开发环境3
1.1.2MATLAB的各个窗口3
1.2MATLAB基本运算9
1.2.1MATLAB的数据类型9
1.2.2MATLAB的数据12
1.2.3MATLAB的数值运算18
1.2.4符号运算21
1.3MATLAB的绘图23
1.3.1二维绘图23
1.3.2特殊绘图25
1.3.3三维绘图29
1.3.4符号函数绘图30
1.4MATLAB程序设计32
1.4.1流程控制语句32
1.4.2分支结构32
1.4.3循环结构34
1.4.4错误结构36
1.5MATLAB的文件37
1.5.1MATLAB的文件类型37
1.5.2M脚本文件（Script）38
1.5.3M函数文件39
1.5.4设置搜索路径41
1.6Simulink仿真工具42
1.6.1Simulink模型库介绍42
1.6.2Simulink模型的建立43
1.6.3Simulink子系统46
习题46
第2章MATLAB在数学运算中的
应用48
2.1MATLAB在高等数学中的应用48
2.1.1微分和积分48
2.1.2极限50
2.1.3级数51
2.1.4解方程和微分方程52
2.1.5函数56
2.2MATLAB在线性代数中的应用58
2.2.1行列式58
2.2.2正交性61
2.2.3向量空间63
2.3MATLAB在积分变换中的应用64
2.3.1Fourier变换64
2.3.2Laplace变换65
2.3.3Z变换66
2.4MATLAB在复变函数中的应用67
2.4.1复数67
2.4.2留数68
2.5多项式运算70
2.6拟合与插值72
2.6.1拟合72
2.6.2插值运算74
习题77
第3章MATLAB在电路原理中的
应用79
3.1线性电路分析79
3.1.1网孔法79
3.1.2节点法81
3.1.3戴维南定理83
3.2动态电路分析85
3.2.1通过解微分方程求响应85
3.2.2使用拉普拉斯逆变换求系统
响应86
3.3正弦稳态电路88
3.3.1绘制相量图89
3.3.2计算电路动态响应89
3.4Simulink的电路仿真91
3.4.1电路仿真的主要模块91
3.4.2网孔电流法电路92
3.4.3带受控源电路93
3.4.4动态电路95
3.4.5正弦稳态电路96
3.5二端口电路97
习题100
目录
MATLAB在电类专业课程中的应用——教程及实训第2版
第4章MATLAB在电机与拖动中的
应用103
4.1变压器103
4.1.1变压器负载运行103
4.1.2变压器模型仿真105
4.2直流电动机的运行108
4.2.1直流电动机的机械特性108
4.2.2直流电动机的串电阻起动109
4.2.3直流电动机的反接制动112
4.2.4直流电动机改变电枢电压
调速113
4.3异步电动机的运行115
4.3.1异步电动机的机械特性115
4.3.2异步电动机转子串电阻起动116
4.3.3异步电动机能耗制动120
4.3.4异步电动机变频调速121
习题123
第5章MATLAB在电力电子技术
中的应用125
5.1电力电子元器件125
5.1.1常用电力电子元件模型125
5.1.2常用电力电子元件特性测试127
5.2单相整流和逆变电路128
5.2.1单相半波整流电路128
5.2.2单相桥式全控整流和逆变
电路129
5.3三相整流和逆变电路134
5.3.1三相半波整流电路134
5.3.2三相桥式全控整流及有源逆变
电路136
5.4直流斩波电路140
5.4.1升压斩波电路(Boost Chopper)140
5.4.2升降压斩波电路(Boost-Buck
Chopper)142
5.5交流-交流变换电路144
5.5.1调压电路144
5.5.2调功电路147
5.6PWM整流逆变电路149
5.6.1调制法生成SPWM波形149
5.6.2电压型单相全桥SPWM逆变150
5.6.3三相SPWM逆变电路153
习题155
第6章MATLAB在自动控制原理中
的应用156
6.1控制系统的数学模型156
6.1.1创建系统的模型156
6.1.2系统的模型参数161
6.1.3系统模型的连接和简化162
6.2时域分析的MATLAB实现166
6.2.1线性系统的时域分析166
6.2.2线性系统的结构参数与时域性能
指标169
6.3频域分析的MATLAB实现172
6.3.1线性系统的频域分析172
6.3.2频域分析性能指标175
6.4根轨迹分析的MATLAB实现177
6.4.1线性系统的根轨迹分析177
6.4.2根轨迹设计工具178
6.5稳定性分析和稳态误差179
6.5.1根据闭环特征方程判定系统稳
定性179
6.5.2用频率特性法判定系统稳
定性180
6.6线性定常系统分析与设计的图形
工具181
6.6.1线性定常系统仿真图形工具
LTIViewer181
6.6.2SISO设计工具sisotool183
6.6.3PID Tuner184
6.7使用Simulink仿真自动控制系统187
习题188
第7章MATLAB在电力拖动自动控
制系统中的应用190
7.1单闭环调速系统190
7.1.1单闭环有静差调速系统190
7.1.2单闭环无静差调速系统194
7.2PWM可逆直流调速系统198
7.2.1可逆PWM变换器198
7.2.2单闭环PWM可逆直流调速
系统200
7.2.3双闭环PWM可逆直流调速
系统201
7.3交流调压系统205
7.3.1交流调压调速系统原理205
7.3.2交流调压调速仿真模型206
7.4变频调速系统209
7.5异步电动机的交流变频调速系统211
7.5.1转速恒压频比交流变频调速系统
的原理211
7.5.2转速恒压频比交流变频调速系统
的仿真模型212
7.6绕线转子异步电动机串级调速
系统216
7.6.1串级调速系统的工作原理216
7.6.2绕线转子异步电动机串级调速
系统仿真218
习题220
第8章MATLAB在信号与系统中的
应用221
8.1信号的产生和运算221
8.1.1信号的产生221
8.1.2信号的运算223
8.1.3信号的分解与合成224
8.2线性系统的时域分析227
8.2.1线性系统的时域响应227
8.2.2用卷积计算线性时不变系统的时
域响应230
8.2.3电网络的时域分析232
8.3傅里叶分析234
8.3.1非周期信号的傅里叶变换234
8.3.2周期信号的傅里叶级数235
8.3.3调制与解调238
8.3.4滤波器241
8.4离散系统的响应247
习题250
第9章MATLAB在电力系统分析中
的应用252
9.1电力系统元件模型及模型库介绍252
9.1.1同步发电机模型252
9.1.2变压器模型254
9.1.3输电线路模型254
9.1.4负荷模型255
9.1.5电力图形用户分析界面（powergui）
模块257
9.2MATLAB 在电力系统潮流分析中的
应用260
9.3MATLAB在电力系统故障分析中的
应用264
9.3.1无穷大功率电源供电系统三相短路
仿真264
9.3.2同步发电机突然三相短路的暂态过程
仿真268
9.3.3小电流接地系统中的单相接地
仿真274
9.4MATLAB在电力系统稳定性分析中的
应用280
9.4.1简单电力系统的静态稳定性仿真
分析280
9.4.2简单电力系统的暂态稳定性仿真
分析287
习题295
第2篇实训
实训1MATLAB开发环境及编程298
实验1.1MATLAB集成开发环境298
实验1.2MATLAB算术运算和绘图301
实验1.3符号运算和文件304
实验1.4Simulink仿真模型305
实训2MATLAB在数学运算中的
应用309
实验2.1微积分、极限和级数运算309
实验2.2解方程和微分方程312
实验2.3解线性代数问题314
实验2.4复变函数和积分变换316
实验2.5拟合与插值运算317
实训3MATLAB在电路原理中的
应用320
实验3.1线性电路的分析320
实验3.2动态电路323
实验3.3二端口网络电路326
实训4MATLAB在电机与拖动中的
应用329
实验4.1电动机的参数计算329
实验4.2直流电动机的起动和制动模型332
实验4.3三相异步电动机正反转控制335
实训5MATLAB在电力电子技术
中的应用338
实验5.1IGBT的测试338
实验5.2单相桥式半控整流电路340
实验5.3三相半波电路343
实训6MATLAB在自动控制原理中
的应用347
实验6.1创建控制系统的数学模型347
实验6.2简化系统的数学模型349
实验6.3控制系统性能分析351
实训7MATLAB在电力拖动自动控
制系统中的应用358
实验7.1单闭环电压负反馈调速系统358
实验7.2双闭环直流调速系统362
实验7.3转速开环恒压频比的交流调速系统
仿真366
实训8MATLAB在信号与系统中的
应用371
实验8.1信号的运算371
实验8.2线性系统的时域分析373
实验8.3傅里叶分析376
实验8.4离散系统的响应378
实训9MATLAB在电力系统分析中
的应用381
实验9.1电力系统模型搭建及潮流分析381
实验9.2电力系统故障仿真分析383
实验9.3电力系统稳定性仿真分析385
习题答案388
第1章MATLAB开发环境及编程388
第2章MATLAB在数学运算中的应用 390
第3章MATLAB在电路原理中的应用391
第4章MATLAB在电机与拖动中的
应用394
第5章MATLAB在电力电子技术中
的应用396
第6章MATLAB在自动控制原理中
的应用400
第7章MATLAB在电力拖动自动控
制系统中的应用401
第8章MATLAB在信号与系统中的
应用406
第9章MATLAB在电力系统分析中
的应用408
参考文献410
第2章MATLAB的基本运算
2.1数据类型
2.1.1常数和变量
2.1.2整数和浮点数
2.1.3复数
2.2矩阵和数组的算术运算
2.2.1数组的创建
2.2.2数组的操作
2.2.3矩阵和数组函数
2.2.4矩阵和数组的算术运算
2.2.5多维数组
2.3字符串
2.3.1创建字符数组和字符串数组
2.3.2字符串函数
2.4日期和时间
2.4.1日期和时间的表示格式
2.4.2日期时间函数
2.5元胞数组、结构体和映射
2.5.1元胞数组
2.5.2结构体
2.5.3映射
2.6表格型、时间表和分类型
2.6.1表格型
2.6.2时间表
2.6.3分类型
2.7关系运算和逻辑运算
2.7.1逻辑变量
2.7.2关系运算
2.7.3逻辑运算
2.7.4运算符优先级
2.8数组的信息和数据类型
2.9 多项式
2.9.1多项式求根和求值
2.9.2多项式的算术运算
2.10拟合与插值
2.10.1拟合运算
2.10.2插值运算
习题
第3章数据的可视化
3.1二维绘图
3.1.1绘图的一般步骤
3.1.2基本绘图函数
3.1.3多个图形的绘制
3.1.4设置曲线绘制方式、坐标轴
和图形注释
3.2特殊图形和坐标的绘制
3.2.1特殊图形绘制
3.2.2特殊坐标轴图形绘制
3.3MATLAB的图形窗口
3.3.1图形窗口界面
3.3.2图形的打印和输出
3.4基本三维绘图命令
3.4.1三维曲线图
3.4.2三维曲面图
3.4.3圆柱体、球体和椭圆体
3.4.4设置视角和色彩
习题
目录
MATLAB教程及实训第4版
第4章符号运算
4.1符号对象的创建和使用
4.1.1创建符号对象
4.1.2符号常量和符号变量
4.1.3符号表达式
4.1.4符号矩阵
4.2符号对象的运算
4.2.1符号运算的类型转换
4.2.2符号对象的基本运算
4.3符号表达式的变换
4.3.1符号表达式中的自由符号
变量
4.3.2符号表达式的化简
4.3.3符号表达式的替换
4.3.4计算反函数和复合函数
4.3.5多项式符号表达式
4.4符号微积分、极限和级数
4.4.1符号表达式的微积分
4.4.2符号表达式的极限
4.4.3符号表达式的级数
4.5符号积分变换
4.5.1Fourier变换
4.5.2Laplace变换
4.5.3Z变换
4.5.4傅里叶分析和滤波
4.6符号方程的求解
4.6.1代数方程的求解
4.6.2微分方程的求解
4.7符号函数的可视化
4.7.1符号函数计算器
4.7.2泰勒级数计算器
4.8综合举例
4.9绘图函数
习题
第5章程序设计和M文件
5.1程序控制
5.1.1分支控制语句
5.1.2循环控制语句
5.1.3错误控制语句
5.1.4流程控制命令
5.2M文件结构
5.2.1M文件的一般结构
5.2.2M脚本文件和M函数
文件
5.2.3M文件编辑器/M实时编辑器
窗口
5.3函数的使用
5.3.1主函数和子函数
5.3.2函数的输入/输出参数
5.3.3局部变量、全局变量和
持久变量
5.4函数类型和函数句柄
5.4.1函数类型
5.4.2函数句柄
5.4.3函数的工作过程和P码文件
5.5函数绘图
5.5.1二维函数曲线
5.5.2三维函数曲线
5.6数值分析
5.6.1求最小值和过零点
5.6.2数值积分
5.6.3微分方程组数值求解
习题
第6章MATLAB高级图形设计
6.1图形对象
6.1.1图形对象体系
6.1.2图形对象的属性
6.1.3图形对象的操作
6.2交互式开发App设计工具
6.2.1设计一个简单的App界面
6.2.2App程序文件
6.2.3App中的控件
6.2.4标签、按钮、列表框、面板和
坐标区控件
6.2.5实现数据共享
6.2.6表格、滚动条、微调器和
坐标区控件
6.2.7菜单的设计
6.2.8编程实现App界面设计
6.2.9GUIDE的界面设计和程序迁移
6.3对话框
6.3.1输入框
6.3.2输出框
6.3.3文件管理框
6.4图像、声音和视频
6.4.1图像
6.4.2声音
6.4.3视频
6.5动画设计
6.5.1以电影方式创建动画
6.5.2以更新图像的属性方式创建
动画
6.5.3以变换对象组的方式创建
动画
6.6综合应用举例
习题
第7章Simulink仿真应用
7.1Simulink的概述
7.2Simulink的工作环境
7.2.1一个简单的Simulink
实例
7.2.2模型的编辑
7.2.3仿真参数的设置
7.2.4Simulink的工作过程
7.3常用模块及仿真命令
7.3.1Simulink的常用模块
7.3.2使用命令运行Simulink模型
7.3.3仿真结构参数化
7.4Simulink的应用实例
7.4.1Simulink在电路原理中的
应用实例
7.4.2Simulink在数字电路中的
应用实例
7.4.3Simulink在电机拖动中的
应用实例
7.5子系统与封装
7.5.1创建子系统
7.5.2封装子系统
7.5.3子系统模块的应用
7.6S函数的设计与应用
7.6.1S函数简介
7.6.2M文件S函数的模板
格式
7.6.3创建S函数
7.7综合实例介绍
习题
第8章线性控制系统的分析
8.1控制系统的数学模型
8.1.1创建系统的模型并相互
转换
8.1.2系统的模型参数
8.1.3系统模型的连接和简化
8.1.4将Simulink模型结构图
转化为系统模型
8.2时域分析的MATLAB实现
8.2.1线性系统的时域分析
8.2.2线性系统的结构参数与时域
性能指标
8.3频域分析的MATLAB实现
8.3.1线性系统的频域分析
8.3.2频域分析性能指标
8.4根轨迹分析的MATLAB
实现
8.4.1线性系统的根轨迹分析
8.4.2根轨迹设计工具
8.5稳定性分析的MATLAB实现
8.5.1根据闭环特征方程判定系统
稳定性
8.5.2用频率特性法判定系统
稳定性
8.5.3用根轨迹法判定系统
稳定性
8.6稳态误差分析的MATLAB
实现
8.7线性定常系统分析与设计的
图形工具
8.7.1线性定常系统仿真图形
工具LTI Viewer
8.7.2SISO设计工具sisotool
8.7.3PID Tuner
习题
第2篇MATLAB实训
第1章MATLAB R2021a概述
实训
1.1实验1熟悉MATLAB R2021a
的开发环境
1.2实验2发布程序文件
1.3自我练习
第2章MATLAB基本运算实训
2.1实验1向量的运算
2.2实验2矩阵和数组的运算
2.3实验3字符串和表格数组
的操作
2.4实验4多项式的运算
2.5实验5元胞数组和结构体
2.6自我练习
第3章数据的可视化实训
3.1实验1绘制二维曲线并标注
文字
3.2实验2绘制多条曲线
3.3实验3绘制特殊图形
3.4实验4绘制三维图形
3.5自我练习
第4章符号运算实训
4.1实验1符号表达式的创建和算术
运算
4.2实验2符号表达式的运算
4.3实验3符号表达式的微积分和
积分变换
4.4实验4求解符号方程和符号绘图
4.5自我练习
第5章程序设计和M文件实训
5.1实验1使用函数调用并调试
程序
5.2实验2使用M脚本和M函数
文件
5.3实验3使用函数句柄进行数值
分析
5.4自我练习
第6章MATLAB高级图形设计
实训
6.1实验1创建多控件的用户
界面
6.2实验2创建多媒体用户
界面
6.3自我练习
第7章Simulink仿真环境实训
7.1实验1连续系统模型的分析
和校正
7.2实验2创建电路Simulink
模型
7.3创建自定义的函数
7.4自我练习
第8章线性控制系统的分析实训
8.1实验1简化连接系统的
数学模型
8.2实验2对控制系统性能进行
分析
8.3实验3系统的超前校正环节
设计
8.4自我练习
附录
附录A程序的调试
A.1直接检测
A.2警告提示和出错提示
A.3使用M文件调试器窗口
调试
A.4使用实时编辑器窗口调试
附录BM文件剖析
B.1代码分析
B.2Profiler分析工具
B.3M文件性能优化
例题索引
参考文献