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本书以MWORKS 2025a为基础，先系统地介绍了Syslab的基本环境和操作方法，然后分别介绍了矩阵与数组的创建和运算、符号运算、脚本与函数编写、基本绘图方法及属性设置、数值计算方法、图形用户界面设计、Sysplorer仿真系统。在介绍上述内容的过程中给出了大量示例，绝大部分示例还给出了执行语句脚本，便于读者自学。本书可作为物理、数学、电子信息、电气工程、自动化等专业理工科学生的教材或参考书，也可作为相关工程技术人员的参考书。

第1章  MWORKS简介	1
1.1　科学计算与建模仿真平台概述	2
1.2　Syslab简介	4
1.2.1  Syslab安装	4
1.2.2  Syslab功能简介	7
1.2.3  Syslab的基础函数库	12
1.2.4  Syslab的帮助系统	15
本章小结	16
习题	16
第2章  矩阵、数组、符号运算	18
2.1　创建矩阵的方法	19
2.1.1  直接输入法	19
2.1.2  创建矩阵的函数	20
2.2　创建数组的方法	27
2.2.1  创建数组的函数	27
2.2.2  矢量生成方法	27
2.3　矩阵和数组的运算操作	32
2.3.1  四则运算	33
2.3.2  初等数学运算	39
2.3.3  矩阵运算函数	40
2.4　多项式	45
2.4.1  多项式表述	45
2.4.2  多项式操作	45
2.5　符号表达式的生成	48
2.5.1  创建符号对象	48
2.5.2  操作符号对象	52
2.6　微积分	55
2.7　解符号方程	59
2.7.1  解代数方程	59
2.7.2  解微分方程	61
2.8　积分变换	63
2.9　实例应用	65
2.9.1  解多项式	65
2.9.2  解线性方程组	66
2.9.3  求平行六面体体积	67
2.9.4  特征值和特征向量	68
2.9.5  多元数据	69
2.9.6  电路问题	70
本章小结	71
习题	71
第3章  编程	75
3.1　top-down设计模式	76
3.2　伪代码	78
3.3　顺序结构	78
3.4　分支结构	84
3.4.1  关系运算符和逻辑运算符	84
3.4.2  if结构	86
3.4.3  try-catch结构	96
3.5　循环结构	98
3.5.1  for循环结构	98
3.5.2  while循环结构	100
3.6　函数编写	103
3.6.1  函数	104
3.6.2  Syslab中变量值的传递	106
3.6.3  全局变量	108
3.6.4  私人函数和子函数	109
本章小结	112
习题	112
第4章  绘图	115
4.1　二维绘图	116
4.1.1  plot函数	116
4.1.2  图形参数设置	122
4.1.3  特殊二维图形绘制函数	127
4.1.4  easy二维绘图函数	130
4.2　三维绘图	131
4.2.1  plot3函数	131
4.2.2  patch函数	133
4.2.3  三维网格图和曲面图函数	135
4.2.4  contour函数、contour3函数和contourf函数	140
4.2.5  quiver函数	142
4.2.6  三维图形的其他参数设置函数	143
4.3　应用示例	146
4.3.1  带洞的峰面	146
4.3.2  透视图	147
4.4　图形属性设置的鼠标操作	149
本章小结	150
习题	151
第5章  数值计算方法	152
5.1　线性方程组的数值解法	153
5.1.1  直接法	153
5.1.2  迭代法	157
5.2　多项式插值与最小二乘曲线拟合	162
5.2.1  多项式插值	162
5.2.2  最小二乘曲线拟合	166
5.3　数值积分与数值微分	170
5.3.1  数值积分	170
5.3.2  数值微分	173
5.4　矩阵的特征值和特征向量	175
5.4.1  求特征值和特征向量的函数	175
5.4.2  幂法和反幂法	176
5.4.3  Jacobi方法	179
5.4.4  QR方法	181
5.5　常微分方程的数值解法	182
5.5.1  Euler方法	182
5.5.2  Runge-Kutta方法	186
5.5.3  Syslab中的相关函数	188
5.6　非线性方程求根的数值计算方法	189
5.6.1  二分法	189
5.6.2  Newton迭代法	190
5.6.3  弦截法	192
本章小结	194
习题	194
第6章  图形用户界面设计	196
6.1　云端版Syslab使用教程	197
6.2　创建GUI示例	200
6.3　GUI实例	207
本章小结	212
习题	212
第7章  Sysplorer仿真系统	214
7.1　Sysplorer基础	215
7.1.1  启动Sysplorer	215
7.1.2  Modelica模型库和Sysblock模块库浏览器	217
7.1.3  Electrical模型库	218
7.1.4  Sysplorer模型窗口	219
7.1.5  Sysplorer建模仿真示例	219
7.2　Sysplorer模型操作和仿真系统设置	225
7.2.1  Sysplorer模型操作	225
7.2.2  Sysplorer仿真系统设置	226
7.3　系统建模实例	229
7.4　仿真系统中的子系统	236
7.4.2  子系统的条件执行	238
7.4.3  封装子系统	241
7.5　Modelica语法基础	243
7.5.1  Sysplorer的图形化建模基础	243
7.5.2  Foucault摆模型的图形化设计示例	244
7.5.3  Sysplorer的图形转代码功能	246
7.5.4  Modelica语法深度解析	249
本章小结	250
习题	250
参考文献	252

自2020年哈尔滨工业大学和哈尔滨工程大学被列入MATLAB禁用名单以来，截至2025年，被列入MATLAB禁用名单的中国高校已增至13所，这对我国高等院校基于MATLAB语言的专业课程教学产生很大影响。为应对MATLAB被禁用的局面，编者对《MATLAB语言基础与应用（第2版）》的主要内容根据教学需要进行筛选，借助Syslab平台和Julia语言，完成了本书的编写。
本书内容源自《MATLAB语言基础与应用（第2版）》的第2章、第3章、第4章、第5章、第6章和第7章，基于MWORKS 2025a完成相关内容的更新。需要注意的是，本书第6章的编写是基于云端版Syslab完成的，第7章的编写是基于Sysplorer完成的。
本书特色
本书从自学的角度编写，以培养学生良好的编程习惯、激发学生的创新意识为重点，以具体示例、简单分析、规范编程为载体，让MWORKS成为学生学习的工具、创新开发的利器。本书基础知识只存骨架，讲述示例注重精和细，如在数值计算过程中略去数学理论和繁杂算法，旨在让科学计算与仿真应用成为学生喜欢的课程。本书主要特点有三。
一是内容主要出自课堂教学。
本书以MWORKS 2025a为基础，围绕自学过程中遇到的问题，贯彻Stephen J. Chapman的编程思想，通过示例问题求解呈现教学内容，对Syslab的基础知识进行阐述，并利用云端版Syslab开发图形用户界面，利用Sysplorer解决电子线路、自动控制等具体问题，以分析为主，希望能为读者提供借鉴。
二是课堂实用性强。
本书中的示例大多与物理学、数学相关，部分与电子信息、自动控制、电气工程相关，由编者们的专业背景决定。基于目前高校学生对数学推导兴趣不高的现实，本书尽量借助Syslab强大的图形功能实现数学、物理问题的可视化，使学生对具有复杂数学形式的动力学模型有更深的理解，同时激发学生学习、研究问题的兴趣。本书中的示例大多取自课堂教学和学生作业，易于读者学习。
三是代码解释为读者自学提供了方便。
本书中的所有代码都有解释，可以培养学生读源代码的能力、丰富学生的学习内容和途径、拓展学生的知识面，有助于构建MWORKS生态。
本书可作为物理、数学、电子信息、电气工程、自动化等专业理工科学生的教材或参考书，也可作为相关工程技术人员的参考书。
本书由7章构成。第1章主要介绍科学计算软件的发展，MWORKS的产品，以及Syslab的基本环境和操作方法。第2章主要介绍矩阵、数组、符号运算。第3章对编程进行系统的介绍，主要对示例代码注释进行细致的修改，以便读者对后面章节示例中给出的代码有更深的理解。第4章对二维绘图、三维绘图及图形属性设置进行系统的介绍。第5章主要介绍线性方程组的数值解法、多项式插值与最小二乘曲线拟合、数值积分与数值微分、矩阵的特征值和特征向量、常微分方程的数值解法、非线性方程求根的数值计算方法。第6?章介绍如何利用云端版Syslab开发图形用户界面。第7章主要介绍Sysplorer的基本功能。
全书由王永龙统稿，其中代码解释由张桂红翻译、校对，第2章、第3章和第4章由杜传勋编写，第5章由张兆忠编写。孙强、李琦、张昕升、李素媛等硕士研究生基于MWORKS 2025a对本书中的示例进行了测试。
本书的出版得到电子工业出版社新型工业化教育出版分社社长章海涛、编辑孟泓辰的全力支持和帮助，在此向他们致以崇高的敬意和真挚的感谢！编者在编写本书的过程中，使用了同元软控在线帮助系统提供的大量资源，得到了惠立新、鲍丙瑞等专家耐心细致的指导，在此向同元软控的所有工作人员致以衷心的感谢！同时，向为本书更新给予大力支持的老师和同学致以衷心的感谢！
由于编者水平有限，书中难免存在疏漏或不妥之处，敬请广大读者批评指正。编者邮箱：wangyonglong@lyu.edu.cn。


                                                  王永龙         ?
                                   2025年12月于临沂大学教授花园

王永龙，物理学博士，临沂大学教授、硕士研究生导师，南京大学、韩国水原大学博士研究生导师和美国数学评论特约评论员，现任临沂大学物理与电子工程学院院长。主要从事约束哈密顿系统量子理论和几何量子效应的研究，发表相关学术论文70余篇，其中被SCI检索60余篇，出版专著1部，出版教材1部，获批软件注册权2项。主持国家自然科学基金项目3项、山东省自然科学基金项目3项、中国博士后科学基金项目1项和山东省教育厅科技计划项目1项。获山东省高校优秀科研成果奖三等奖3项，临沂市科学技术奖二等奖1项，临沂市自然科学优秀学术成果奖一等奖4项、二等奖2项；获第三届临沂市青年科技奖、第三届临沂市优秀青年科技工作者、临沂市市直机关优秀党员称号等。

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科学计算与仿真应用（基于MWORKS）