林炳强，硕士，华南理工大学机械与汽车工程学院，主要研究机器人技术及其相关应用，熟悉自动化控制技术及MATLAB仿真。 谢龙汉，博士，副教授，华南理工大学机械与汽车工程学院，主要研究能量补货相关课题，发表sci论文多篇。 周维维，硕士，华北电力大学经济及管理学院，主要研究能源利用，碳排放预测等相关课题。

第 1章 基础入门\t1
1.1 MATLAB的安装\t1
1.2 MATLAB的启动及操作界面\t3
1.2.1 MATLAB的启动\t3
1.2.2 MATLAB的操作界面\t3
1.3 M文件编辑器\t4
1.3.1 M文件编辑器的启动\t5
1.3.2 用M文件编写简单的程序\t5
1.4 MATLAB帮助系统及其使用\t6
1.4.1 帮助系统的类型\t7
1.4.2 常用帮助指令\t7
1.4.3 Help帮助浏览器\t8
第 2章 符号计算\t11
2.1 符号对象的创建\t11
2.1.1 创建符号变量和表达式\t11
2.1.2 符号与数值之间的转化\t15
2.1.3 符号表达式的化简\t17
2.2 符号微积分\t20
2.2.1 极限和导数的符号计算\t20
2.2.2 序列/级数的符号求和\t22
2.2.3 符号积分\t23
2.3 微分方程的符号解法\t25
2.3.1 求微分方程符号解的一般指令\t25
2.3.2 符号微分方程解法实例\t25
2.4 符号矩阵分析和代数方程解\t27
2.4.1 符号矩阵分析\t27
2.4.2 线性方程组的符号解法\t30
2.5 符号变换及反变换\t32
2.5.1 傅里叶变换及其反变换\t32
2.5.2 拉普拉斯变换及其反变换\t33
2.5.3 Z变换及其反变换\t36
2.6 代数状态方程求符号传递函数\t38
2.6.1 结构框图的代数状态方程解法\t39
2.6.2 信号流图的代数状态方程解法\t41
2.7 符号计算的简易绘图函数\t43
2.7.1 二维绘图函数\t43
2.7.2 三维绘图函数\t47
2.7.3 等高线绘图函数\t48
2.7.4 三维曲面绘图函数\t49
第3章 MATLAB数组和矩阵运算基础\t53
3.1 数组的创建、运算及寻址\t53
3.1.1\t数组的创建\t53
3.1.2\t数组的运算规则\t58
3.1.3\t数组的操作\t59
3.1.4\t数组的寻址\t62
3.1.5\t关系和逻辑操作\t64
3.2\t矩阵分析\t67
3.2.1\t矩阵运算规则\t67
3.2.2\t矩阵分析计算\t70
3.3\t矩阵分解\t77
3.3.1\t特征值及特征向量\t77
3.3.2\t奇异值分解\t82
3.3.3\tLU分解\t84
3.3.4\tCholesky分解\t87
3.3.5\tQR分解\t89
3.4\t特殊矩阵\t92
3.4.1\t常用特殊矩阵及其创建\t93
3.4.2\t其他特殊矩阵\t95
第4章 数值计算\t101
4.1\t数理统计的MATLAB求解\t101
4.1.1\t常用的统计分布指令\t102
4.1.2\t概率函数、分布函数和随机数\t105
4.2\t多项式运算\t112
4.2.1\t多项式的运算及其函数表示\t112
4.2.2\t有限长序列的卷积\t120
4.3\t插值和拟合\t124
4.3.1\t插值\t124
4.3.2\t拟合\t132
4.4\t线性方程（组）的求解\t140
4.4.1\t线性方程的数值求解\t140
4.4.2\t线性方程组的数值求解\t143
4.5\t数值微积分\t145
4.5.1\t数值微分\t145
4.5.2\t数值积分\t148
4.5.3\t常微分方程的数值求解\t153
第5章 MATLAB绘图处理\t161
5.1 概述\t161
5.1.1 离散数据图形的绘制\t161
5.1.2 连续函数曲线的绘制\t162
5.2 二维图形\t163
5.2.1 基本绘图函数\t163
5.2.2 坐标轴控制和图形标识命令\t168
5.2.3 多重曲线绘图\t172
5.2.4 ginput指令简介\t175
5.3 三维曲线和曲面\t177
5.3.1 三维绘图指令plot3\t177
5.3.2 三维网格指令mesh\t179
5.3.3 三维曲面指令surf\t181
5.3.4 图形视角及透视控制\t183
5.3.5 图形着色处理\t189
5.3.6 图形光照处理\t197
5.4 图形窗功能简介\t202
5.4.1 图形窗口的创建\t202
5.4.2 图形窗口的菜单\t203
第6章 M文件程序设计基础\t207
6.1 M文件\t207
6.1.1\tM脚本文件\t207
6.1.2\tM函数文件\t209
6.1.3\t局部变量和全局变量\t210
6.1.4\tM函数文件的一般结构\t213
6.2\t数据及数据文件\t214
6.2.1\t数据类型\t214
6.2.2\t数据的输入与输出\t216
6.3\t程序的流程控制\t219
6.3.1\t循环语句\t219
6.3.2\tif条件语句\t224
6.3.3\tswitch-case语句\t227
6.3.4\t控制程序流的其他常用指令\t229
6.4\t程序的调试与优化\t233
6.4.1\t程序的直接调试法\t233
6.4.2\t调试器的使用\t238
6.4.3\t程序设计优化\t239
6.5\tMATLAB函数类别\t242
6.5.1\t主函数\t242
6.5.2\t子函数\t242
6.5.3\t匿名函数\t243
6.5.4\t嵌套函数\t243
6.5.5\t私有函数\t245
6.6\t函数句柄\t245
6.6.1\t函数句柄的创建和显示\t245
6.6.2\t函数句柄的基本操作\t246
第7章 图形用户界面\t250
7.1\t对象和句柄\t250
7.1.1\t句柄\t250
7.1.2\t对象\t251
7.2\tGUI图形简介\t254
7.2.1\tGUIDE的启动\t254
7.2.2\tGUI模板\t255
7.2.3\t图形用户界面的设计步骤\t258
7.2.4\t回调函数\t259
7.3\tGUI的底层代码实现\t264
7.3.1\tGUI底层代码实例\t264
7.3.2\t常用对象介绍\t267
7.4\t图形用户界面综合实例\t273
第8章 Simulink交互仿真集成环境\t277
8.1\tSimulink运行方法及窗口\t278
8.2\tSimulink常用模块库\t279
8.2.1\t连续（Continuous）模块库\t280
8.2.2\t非连续（Discontinuous）模块库\t281
8.2.3\t离散（Discrete）模块库\t282
8.2.4\t数学运算（Math Operations）模块库\t283
8.2.5\t输出（Sinks）模块库\t284
8.2.6\t输入源（Sources）模块库\t285
8.3\tSimulink功能模块的处理\t286
8.3.1\tSimulink模块参数设置\t286
8.3.2\tSimulink 模块间连线处理\t287
8.3.3\tSimulink 模块基本操作\t289
8.4\tSimulink建模仿真实例\t291
8.5\t子系统模块封装技术\t301
8.5.1\t子系统\t301
8.5.2\t封装模块\t305
8.6\tS函数\t307
8.6.1\tS函数基本概念\t307
8.6.2\tS函数工作原理\t307
8.6.3\t用M文件编写S函数\t308
第9章 MATLAB在自动控制中的应用\t313
9.1 控制系统稳定性分析\t313
9.1.1 代数稳定判据\t313
9.1.2 根轨迹稳定性分析\t317
9.1.3 频域稳定性分析\t322
9.1.4 稳态误差的分析\t330
9.2 控制系统的性能指标分析\t335
9.2.1 控制系统的时域特性\t335
9.2.2 控制系统的频域特性\t339
9.3 控制系统校正设计的MATLAB实现\t341
9.3.1 控制系统校正设计概述\t341
9.3.2 控制系统伯德图校正设计方法\t341
9.3.3 控制系统的根轨迹校正设计\t352
9.3.4 单输入单输出系统设计工具\t360
第 10章 最优化方法\t365
10.1 线性规划基本内容及MATLAB应用\t366
10.1.1 引例\t366
10.1.2 线性规划的基本算法─单纯形法\t367
10.2 无约束最优化\t373
10.2.1 无约束最优化的基本算法\t374
10.2.2 MATLAB解优化问题\t377
10.3 非线性规划\t385
10.3.1 非线性规划的基本概念\t385
10.3.2 惩罚函数法\t386
10.3.3 MBTLAB求解\t387
第 11章 数字信号处理\t394
11.1 数字信号处理与离散时间系统\t394
11.1.1 数字信号处理概述\t394
11.1.2 数字信号处理的基本概念\t395
11.1.3 离散时间信号\t396
11.1.4 常用信号生成函数\t405
11.1.5 离散时间信号的相关性\t406
11.2 序列的傅里叶变换的MATLAB实现\t408
11.2.1 序列的傅里叶变换公式\t408
11.2.2 周期序列离散傅里叶级数及傅里叶变换的MATLAB实现\t411
11.3 利用Z变换分析信号和系统频域特性的MATLAB实现\t412
11.3.1 Z变换的定义\t412
11.3.2 Z变换的收敛域\t413
11.3.3 Z变换的性质\t414
11.3.4 Z变换的MATLAB求解\t415
11.3.5 利用Z变换求解差分方程\t417
11.3.6 利用Z变换分析系统频域特性\t420
11.4 离散傅里叶变换（DFT）的MATLAB实现\t424
11.4.1 DFT的定义和性质\t425
11.4.2 DFT的MATLAB实现\t426
11.4.3 离散傅里叶级数及其MATLAB实现\t427
11.5 快速傅里叶变换及其应用的MATLAB实现\t429
11.5.1 快速傅里叶变换的基本用法\t429
11.5.2 快速傅里叶变换的应用举例\t431
11.6 无限脉冲响应数字滤波器的设计及MATLAB实现\t438
11.6.1 数字滤波器概述\t439
11.6.2 IIR滤波器的设计方法\t440
11.6.3 滤波器的性能指标及MATLAB函数\t443
11.6.4 IIR数字滤波器设计常用的MATLAB函数\t444
11.6.5 IIR数字滤波器的设计\t446
11.6.6 MATLAB提供的IIR滤波器设计函数：完全设计法\t452
11.6.7 IIR数字滤波器的直接设计法\t455
11.7 FIR数字滤波器设计及MATLAB实现\t458
11.7.1 FIR数字滤波器概述\t458
11.7.2 窗函数设计FIR滤波器\t460
11.7.3 MATLAB提供的窗函数及窗函数设计的MATLAB实现\t461
11.7.4 FIR数字滤波器的最优化设计及MATLAB实现\t474
第 12章 图像处理\t480
12.1 数字图像的基本原理\t481
12.1.1 数字图像的表示\t481
12.1.2 数字图像的MATLAB操作基础\t481
12.1.3 数字图像的类型及其转换\t485
12.2 图像增强\t496
12.2.1 灰度变换增强\t496
12.2.2 直方图增强\t500
12.2.3 图像平滑\t503
12.2.4 图像锐化\t514
12.2.5 频域增强\t518
12.3 图像复原\t523
12.3.1 退化模型\t523
12.3.2 无约束图像复原\t525
12.3.3 有约束图像复原\t525
12.4 二值形态学操作\t528
12.4.1 膨胀和腐蚀\t528
12.4.2 开操作和闭操作\t529
12.4.3 膨胀和腐蚀的MATLAB实现方法\t529
12.4.4 一些基本的形态学算法\t531
12.5 图像压缩编码\t532
12.5.1 图像压缩编码概述\t532
12.5.2 无损压缩技术\t533
12.5.3 有损压缩技术\t534
12.6 图像分割\t534
12.6.1 边缘检测方法\t534
12.6.2 阈值分割技术\t537
12.6.3 区域分割技术\t538
第 13章 系统辨识\t540
13.1 系统辨识的基本理论\t540
13.1.1 系统和模型\t540
13.1.2 辨识问题\t541
13.1.3 系统辨识的步骤\t541
13.1.4 系统辨识的误差准则\t542
13.2 最小二乘法参数辨识及其MATLAB仿真\t544
13.2.1 最小二乘法的基本原理\t544
13.2.2 加权最小二乘法的基本原理\t546
13.2.3 最小二乘法的递推算法\t550
13.2.4 增广最小二乘法及MATLAB实现\t556
13.3 参数的梯度校正辨识\t561
13.3.1 确定性问题的梯度校正参数辨识及MATLAB实现\t561
13.3.2 随机问题的梯度校正参数辨识\t568
13.3.3 随机逼近法\t570
13.4 极大似然估计参数辨识\t573
13.4.1 极大似然参数辨识的基本概念\t573
13.4.2 系统模型参数的极大似然估计\t575
13.4.3 递推的极大似然参数估计\t581
13.5 Bayes辨识方法及MATLAB实现\t587
13.5.1 Bayes辨识方法的基本原理\t587
13.5.2 最小二乘模型的Bayes参数辨识\t588
13.5.3 MATLAB仿真实例\t589
13.6 神经网络模型辨识方法及MATLAB实现\t593
13.6.1 神经网络基本介绍\t594
13.6.2 BP神经网络\t597
13.6.3 RBF神经网络辨识\t603
13.7 模糊系统辨识及MATLAB实现\t607
13.7.1 模糊理论概述\t608
13.7.2 基于T-S模型的模糊系统辨识\t614
13.7.3 模糊逼近\t616
第 14章 自抗扰控制技术的MATLAB实现\t621
14.1 经典PID控制器\t621
14.1.1 经典PID控制律\t621
14.1.2 经典PID的优势与不足\t625
14.2 安排过渡过程仿真\t626
14.3 微分跟踪器及其MATLAB仿真\t633
14.3.1 经典微分环节的噪声放大效应\t633
14.3.2 微分跟踪器\t634
14.3.3 最速控制综合函数\t641
14.4 误差反馈控制律\t648
14.5 扩张状态观测器\t654
14.5.1 状态观测器\t654
14.5.2 扩张状态观测器\t666
14.5.3 高增益状态观测器\t673
14.6 自抗扰控制器\t681
14.6.1 自抗扰控制器设计方法\t681
14.6.2 改进的非线性PID控制器\t682
14.6.3 自抗扰控制器\t689
第 15章 模糊控制及其MATLAB应用\t701
15.1 模糊控制的基本理论\t701
15.1.1\t概述\t701
15.1.2\t模糊集合的相关概念\t702
15.1.3\t模糊集合的基本运算\t703
15.1.4\t隶属函数\t705
15.1.5\t模糊推理规则\t715
15.2 模糊控制系统的设计\t718
15.2.1\t模糊控制系统的组成\t718
15.2.2\t模糊控制系统的设计方法\t718
15.3 MATLAB模糊逻辑工具箱\t721
15.3.1\t模糊推理系统编辑器\t722
15.3.2\t隶属度函数编辑器\t723
15.3.3\t模糊规则编辑器\t724
15.3.4\t模糊规则观察器\t724
15.3.5\t模糊推理输入/输出曲面观察器\t725
15.3.6\t使用MATLAB命令实现模糊逻辑系统\t731
15.3.7\t模糊逻辑工具箱命令函数简介\t735
15.4 Sugeno型模糊推理系统\t758
15.4.1\tSugeno型模糊推理系统简介\t758
15.4.2\tSugeno型模糊推理系统实例\t758
15.4.3\tMamdani系统与Sugeno系统的比较\t761
15.5 模糊理论在控制工程中的应用\t761
15.5.1\t模糊控制\t761
15.5.2\t模糊建模\t766
15.5.3\t模糊控制与Simulink的结合应用\t769

本书基于MATLAB 2018版写作，分别介绍了MATLAB的基础操作、Simulink工具箱、MATLAB在自动控制中的应用、线性规划工具箱、数字信号处理工具箱、图像处理工具箱、系统辨识、模糊工具箱、以及MATLAB在自抗扰控制系统中的应用。本书中所有章节通过适量的典型实例操作和重点知识