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本书以当前流行MATLAB R2021a为平台，比较系统地介绍MATLAB环境、MATLAB数值计算、MATLAB符号计算、MATLAB计算的可视化和GUI设计、MATLAB程序设计、线性控制系统分析与设计、Simulink仿真环境等。本书内容主要分为实用教程、习题、实训、附录和网络文档等，各部分深入浅出，相互配合，层次清晰。实用教程部分先讲解基础知识，后开展实例操作；习题部分系统练习基本内容；实训部分先引导操作，后展开思考练习；附录部分包括程序的调试、Publish发布、曲线拟合与插值，网络文档包括习题参考答案、模拟测试题、模拟测试题参考答案、低级文件输入输出和例题索引。本书提供教学PPT文件、【例x.x】对应M文件和网络文档，需要者可从华信教育资源网免费下载。

第1部分  实用教程
 
第1章  MATLAB环境	1
1.1  MATLAB简介	1
1.1.1  MATLAB的工具箱	1
1.1.2  MATLAB的特点	2
1.1.3  MATLAB的用户文件	3
1.2  MATLAB的集成开发环境	4
1.2.1  面板与工具栏	4
1.2.2  命令行窗口	7
1.2.3  工作区窗口	10
1.2.4  命令历史记录窗口	12
1.2.5  变量编辑器窗口	13
1.2.6  M文件编辑/调试器窗口	14
1.2.7  当前文件夹窗口	15
1.2.8  设置搜索路径	16
1.3  一个简单的实例	18
1.4  帮助系统	20
1.4.1  通过帮助窗口查看文档	20
1.4.2  通过命令实现帮助	22
1.4.3  通过Web查找帮助信息	23
第2章  MATLAB数值计算	24
2.1  变量和数据	24
2.1.1  数据类型	24
2.1.2  常数	25
2.1.3  变量	26
2.2  矩阵和数组	27
2.2.1  矩阵输入	27
2.2.2  矩阵元素	30
2.2.3  字符串	34
2.2.4  矩阵和数组运算	37
2.2.5  多维数组	46
2.3  日期和时间	48
2.3.1  日期和时间的表示格式	49
2.3.2  日期和时间函数	49
2.4  稀疏矩阵	50
2.4.1  稀疏矩阵的建立	50
2.4.2  稀疏矩阵的存储空间	52
2.4.3  稀疏矩阵的运算	53
2.5  多项式	53
2.5.1  多项式的求值、求根和部分
      分式展开	53
2.5.2  多项式的乘法、除法、微分
      和积分	55
2.5.3  多项式拟合和插值	56
2.6  元胞数组和结构数组	59
2.6.1  元胞数组	59
2.6.2  结构数组	61
2.7  表格型和分类型	64
2.7.1  表格型	64
2.7.2  分类型	65
2.8  数据分析	66
2.8.1  数据统计和相关分析	66
2.8.2  差分和积分	67
2.8.3  卷积和快速傅里叶变换	69
2.8.4  向量函数	71
第3章  MATLAB符号计算	72
3.1  符号表达式的建立	72
3.1.1  创建符号常量	72
3.1.2  创建符号变量和符号表达式	73
3.1.3  符号矩阵	74
3.2  符号表达式的代数运算	76
3.2.1  符号表达式的运算符和函数	76
3.2.2  符号数值任意精度控制和
      运算	77
3.2.3  符号对象与数值对象的转换	78
3.3  符号表达式的操作和转换	79
3.3.1  符号表达式中自由变量的
      确定	79
3.3.2  符号表达式的化简	80
3.3.3  符号表达式的替换	81
3.3.4  求反函数和复合函数	82
3.3.5  符号表达式的转换	83
3.4  符号极限、微分、积分和级数	84
3.4.1  符号极限	84
3.4.2  符号微分	85
3.4.3  符号积分	86
3.4.4  符号级数	87
3.5  符号积分变换	88
3.5.1  傅里叶变换及其反变换	89
3.5.2  拉普拉斯变换及其反变换	89
3.5.3  Z变换及其反变换	91
3.6  符号方程的求解	92
3.6.1  代数方程	92
3.6.2  符号常微分方程	93
3.7  符号函数的可视化	93
3.7.1  符号函数的绘图命令	93
3.7.2  图形化的符号函数计算器	95
第4章  MATLAB计算的可视化和GUI设计	97
4.1  二维曲线的绘制	97
4.1.1  基本绘图函数	97
4.1.2  绘制曲线的一般步骤	101
4.1.3  多个图形的绘制方法	102
4.1.4  曲线的线形、颜色和数据
      点形	104
4.1.5  设置坐标轴和文字标注	105
4.1.6  交互式图形函数	109
4.2  图形对象	110
4.2.1  句柄图形体系	110
4.2.2  图形对象的操作	110
4.3  MATLAB的特殊图形绘制	116
4.3.1  条形图	116
4.3.2  面积图和实心图	117
4.3.3  直方图	118
4.3.4  饼图	119
4.3.5  离散数据图	120
4.3.6  对数坐标和极坐标图	120
4.3.7  等高线图	121
4.3.8  复向量图	122
4.4  MATLAB的三维图形绘制	123
4.4.1  绘制三维线图函数	123
4.4.2  绘制三维网线图和曲面图	123
4.4.3  立体图形与图轴的控制	126
4.4.4  色彩的控制	127
4.5  图形绘制工具	130
4.5.1  图窗	130
4.5.2  图形文件转储	131
4.6  对话框	132
4.7  用户图形界面设计	134
4.7.1  可视化的界面环境	135
4.7.2  菜单	135
4.7.3  控件	137
4.7.4  对象对齐工具、属性检查器和
      对象浏览器	139
4.7.5  回调函数	140
第5章  MATLAB程序设计	141
5.1  程序流程控制	141
5.1.1  for…end循环结构	141
5.1.2  while…end循环结构	142
5.1.3  if…else…end条件转移结构	142
5.1.4  switch…case开关结构	143
5.1.5  try…catch…end试探结构	144
5.1.6  流程控制语句	145
5.1.7  循环结构与动画	146
5.2  M文件	150
5.2.1  M文件编辑器	150
5.2.2  M脚本文件	150
5.2.3  M函数文件	152
5.3  函数调用和参数传递	154
5.3.1  子函数和私有函数	154
5.3.2  局部变量和全局变量	155
5.3.3  嵌套函数	156
5.3.4  函数的参数	156
5.3.5  程序举例	160
5.4  利用函数句柄执行函数	163
5.4.1  函数句柄的创建及优点	163
5.4.2  用feval命令执行函数	164
5.5  利用泛函命令进行数值分析	164
5.5.1  求极小值	165
5.5.2  求过零点	166
5.5.3  数值积分	167
5.5.4  微分方程的数值解	167
5.6  内联函数	169
5.7  M文件性能的优化和加速	170
5.7.1  M文件性能优化	170
5.7.2  P码文件	171
第6章  线性控制系统分析与设计	172
6.1  线性系统的描述	172
6.1.1  状态空间描述法	172
6.1.2  传递函数描述法	173
6.1.3  零极点描述法	174
6.1.4  离散系统的数学描述	175
6.2  线性系统模型之间的转换	177
6.2.1  连续系统模型之间的转换	177
6.2.2  连续系统与离散系统之间的
      转换	179
6.2.3  模型对象的属性	181
6.3  结构框图的模型表示	183
6.4  线性系统的时域分析	186
6.4.1  零输入响应分析	187
6.4.2  脉冲响应分析	188
6.4.3  阶跃响应分析	189
6.4.4  任意输入的响应	190
6.4.5  系统的结构参数	192
6.5  线性系统的频域分析	195
6.5.1  频域特性	195
6.5.2  连续系统频域特性	195
6.5.3  幅值裕度和相角裕度	199
6.5.4  闭环频域特性的性能指标	200
6.6  频域特性校正	201
6.6.1  超前校正	201
6.6.2  滞后校正	202
6.7  线性系统的根轨迹分析	204
6.7.1  绘制根轨迹	204
6.7.2  根轨迹的其他工具	205
6.8  线性系统的图形工具界面	208
6.8.1  LTI Viewer界面	208
6.8.2  SISO设计工具sisotool	210
6.8.3  PID Tuner	212
第7章  Simulink仿真环境	214
7.1  演示一个Simulink的简单程序	214
7.2  Simulink文件操作和模型窗口	218
7.2.1  Simulink文件操作	218
7.2.2  Simulink模型窗口	218
7.3  模型创建	219
7.3.1  模块操作	219
7.3.2  信号线操作	219
7.4  Simulink基本模块	220
7.5  复杂系统仿真与分析	225
7.5.1  仿真设置	225
7.5.2  系统仿真举例	228
7.5.3  仿真结构参数化	235
7.6  子系统与封装	236
7.6.1  建立子系统	236
7.6.2  条件执行子系统	238
7.6.3  子系统的封装	240
7.7  用MATLAB函数创建和运行Simulink
     模型	244
7.8  S函数	245
7.8.1  S函数简介	246
7.8.2  S函数的编写	247
7.8.3  S函数模块的使用	248
 
第2部分  习题及参考答案
 
第1章  MATLAB环境	251
第2章  MATLAB数值计算	251
第3章  MATLAB符号计算	253
第4章  MATLAB计算的可视化和GUI
        设计	254
第5章  MATLAB程序设计	256
第6章  线性控制系统分析与设计	257
第7章  Simulink仿真环境	258

 
第3部分  实训
 
实训1  MATLAB环境	260
实训2  MATLAB数值计算	270
实训3  MATLAB符号计算	278
实训4  MATLAB计算的可视化和GUI设计	284
实训5  MATLAB程序设计	292
实训6  线性控制系统分析与设计	299
实训7  Simulink仿真环境	308
 
第4部分  附录
 
附录A  程序的调试	317
A.1  错误类型	317
A.2  程序调试器	317
附录B  Publish发布	321
附录C  教学视频目录（基于R2015b）	324
附录D  网络文档索引	327
D.1  模拟测试题	327
D.2  模拟测试题参考答案	327
D.3  例题索引	327
D.4  曲线拟合与插值	327
D.5  低级文件输入/输出	327

MATLAB（Matrix Laboratory）是MathWorks公司开发的，目前国际上最流行、应用最广泛的科学与工程计算软件之一。Simulink 基于 MATLAB的框图设计环境，可以用来对各种动态系统进行建模、分析和仿真。
2004年，我们结合MATLAB教学和应用开发的经验，编写了《MATLAB实用教程》。该书推出后，得到了高校教师、学生和广大读者的广泛认同，持续热销。之后我们根据MATLAB版本升级和教学需要，推出了《MATLAB实用教程（第2版）》、《MATLAB实用教程（第3版）》、《MATLAB实用教程（第4版）》和《MATLAB实用教程（第5版）》，一直引领MATLAB教材市场。《MATLAB实用教程（第5版）》考虑各学校MATLAB教学的实际情况，仍然以MATLAB R2015b作为平台。但随着MATLAB的不断升级，功能增强，操作界面中文化，我们在《MATLAB实用教程（第5版）》基础上进行了修改，推出《MATLAB实用教程（第5版）（R2021a版）》，以满足读者教学和学习需要。
本书以MATLAB R2021a为平台，比较系统地介绍了MATLAB环境、MATLAB数值计算、MATLAB符号计算、MATLAB计算的可视化和GUI设计、MATLAB程序设计、线性控制系统分析与设计、Simulink仿真环境等。
本书内容主要分为实用教程、习题及参考答案、实训、附录、网络文档和网络资源，各部分相互配合，形成教学系统。实用教程部分先介绍基本内容，后进行实例操作；习题部分系统练习基本内容，扫描每章二维码，显示对应参考答案；实训部分先引导操作，后展开思考练习；附录部分包括程序的调试、发布、教学视频目录和网络文档索引；网络文档包括模拟测试题、模拟测试题参考答案、例题索引、曲线拟合与插值和低级文件输入/输出。
本书提供的网络资源包括教学PPT文件、【例x.x】对应M文件、网络文档和教学视频，需要者可从华信教育资源网免费下载。
实际上，本书不仅适合于教学，也适合于MATLAB的各类培训以及用MATLAB编程开发的用户进行学习和参考。通过阅读本书，结合上机操作指导进行练习，读者能够在较短的时间内基本掌握MATLAB及其应用技术。
本书由南京师范大学曹弋、陆丰隆编著，南京师范大学郑阿奇主编、定稿。
由于编者水平有限，疏漏和不足之处在所难免，敬请广大师生、读者批评指正。
意见建议邮箱：easybooks@163.com。

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