Matlab 7.0/Simulink 6.0应用实例仿真与高效算法开发 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:第1版 (2008年6月1日)

作者:黄永安

出品人:

页数:493

译者:

出版时间:2008-6

价格:48.00元

装帧:平装

isbn号码:9787302175414

丛书系列:

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MATLAB与Simulink：从理论到实践的创新之旅 在数字时代浪潮席卷的今天，强大的计算工具与建模仿真平台已成为各领域科研、工程与教育不可或缺的基石。MATLAB，作为一款领先的数值计算、数据分析和可视化软件，其强大的矩阵运算能力、丰富的函数库以及灵活的编程环境，早已成为科学家、工程师和数据分析师手中的利器。而Simulink，作为MATLAB的图形化仿真扩展，更是将模型构建、仿真运行和分析调优的流程推向了全新的高度，尤其在系统建模、控制设计、信号处理以及嵌入式系统开发等领域展现出无与伦比的优势。 本书正是基于MATLAB 7.0与Simulink 6.0这两个重要版本，旨在带领读者深入探索这两个工具的强大功能，并通过一系列精心设计的应用实例，揭示其在解决实际工程问题中的高效算法开发与应用之道。本书并非仅仅罗列软件的功能列表，而是着眼于“应用”与“开发”，强调如何将MATLAB与Simulink的理论知识转化为解决实际问题的能力，以及如何在此基础上开发出更优化的算法。 核心内容概览： 本书的结构设计精巧，从基础入门到高级应用，层层递进，力求为读者构建一个全面且深入的学习路径。 第一部分：MATLAB 7.0 基础与算法开发 MATLAB 7.0 环境解析与高效编程技巧： 本部分将首先带领读者熟悉MATLAB 7.0的集成开发环境（IDE），包括M文件编辑器、命令窗口、工作区、历史命令等核心组件。在此基础上，将重点介绍提高代码效率的关键技术，例如向量化编程、利用内置函数、合理的内存管理以及使用剖析工具（profiler）定位性能瓶颈。读者将学习如何编写清晰、模块化且执行速度更快的MATLAB代码。 数据处理与可视化： 数据是现代工程与科学研究的灵魂。本书将详细讲解MATLAB在数据导入、导出、清洗、转换等方面的强大能力。涵盖文件I/O（如.txt, .csv, .mat文件）、字符串处理、日期时间处理等实用技巧。同时，本书将深入介绍MATLAB丰富的绘图函数，从基本的二维、三维图形到高级的交互式图形、动画制作，让读者能够有效地可视化复杂的数据，从中提取有价值的信息。 数值计算与算法实现： MATLAB的核心优势在于其强大的数值计算能力。本部分将系统介绍MATLAB在矩阵运算、线性代数、微积分、积分方程、优化问题、插值与拟合等方面的应用。读者将学习如何利用MATLAB高效地求解各种数学模型，并动手实现经典的数值算法，理解其背后的原理。 信号处理与图像处理基础： 信号与图像是许多工程领域的重要研究对象。本书将通过实例展示MATLAB在时域、频域信号分析，滤波器设计与应用，以及基本的图像处理操作（如图像增强、滤波、边缘检测）方面的能力。这部分内容将为后续的Simulink仿真奠定基础，尤其是在通信、控制、医疗成像等领域。 面向对象编程与函数句柄： 为了构建更具可维护性和可重用性的代码，本书将引入MATLAB面向对象编程（OOP）的概念，包括类、对象、属性、方法等。同时，将讲解函数句柄的使用，这是一种强大的工具，能够实现更灵活的函数传递和回调机制，是开发复杂算法和应用程序的关键。 MEX文件与外部接口： 对于性能要求极高的计算部分，MATLAB提供了与C/C++等语言混合编程的MEX接口。本书将介绍如何创建和使用MEX文件，将C/C++代码集成到MATLAB环境中，从而进一步提升计算速度，并讲解如何通过MATLAB的各种接口与外部硬件、数据库等进行交互。 第二部分：Simulink 6.0 建模与系统仿真 Simulink 6.0 核心概念与建模环境： 本部分将详细介绍Simulink 6.0的图形化建模环境，包括模型构建的基本原理、常用模块库（如Continuous, Discrete, Math Operations, Sinks, Sources等）的详解与应用。读者将学习如何通过拖拽、连接模块来构建系统的框图模型，以及如何配置模块参数以满足仿真需求。 离散时间系统与连续时间系统建模： 真实世界的许多系统可以被抽象为连续时间或离散时间系统。本书将讲解如何在Simulink中分别对这两类系统进行精确建模，包括状态空间模型、传递函数模型、差分方程模型等。 状态机与流程控制： 复杂系统往往包含多种工作模式和复杂的逻辑决策。本书将深入介绍Simulink中的状态流（Stateflow）工具，讲解如何构建状态机模型，实现复杂的逻辑控制和事件驱动的仿真，这在嵌入式软件开发、自动控制逻辑设计等方面至关重要。 信号生成与数据采集模块： 仿真离不开输入信号。本书将详细讲解Simulink中各种信号源模块（如Sine Wave, Step, Pulse Generator, From Workspace等）的使用，以及如何通过数据采集模块（如To Workspace, To File）来记录仿真结果。 仿真器配置与执行： 理解Simulink的仿真器（solver）选项是进行精确仿真的关键。本书将讲解不同仿真器（如ode45, ode15s, ode23t等）的特点、适用场景以及参数配置，指导读者选择最合适的仿真器以获得准确高效的仿真结果。同时，将介绍仿真步长、仿真时间等重要设置。 模型调试与分析工具： 仿真过程中难免遇到问题。本书将介绍Simulink提供的强大调试工具，如信号在线查看（Scope）、断点设置、变量监视等，帮助读者快速定位和解决模型中的错误。此外，还将介绍仿真数据检查器（Simulation Data Inspector）等高级分析工具。 仿真模型优化与效率提升： 随着模型复杂度的增加，仿真效率会成为一个挑战。本书将探讨模型优化策略，如代码生成、并行仿真、模型引用（Model Referencing）等，以提高仿真速度和模型的可管理性。 第三部分：MATLAB与Simulink的联合应用与高级算法开发 模型驱动开发（MDD）与自动代码生成： 本部分将介绍MATLAB Coder和Simulink Coder（或Embedded Coder）的核心功能。读者将学习如何从MATLAB算法或Simulink模型自动生成C/C++代码，这对于将算法部署到嵌入式系统、FPGA或进行硬件加速至关重要。将通过实例展示代码生成的流程、配置选项以及生成的代码分析。 控制系统设计与仿真： 控制系统是MATLAB/Simulink最擅长的领域之一。本书将通过实际案例，展示如何利用MATLAB的控制系统工具箱（Control System Toolbox）和Simulink的Simscape Multibody、Simulink Control Design等模块，进行控制器设计（PID、LQR、模型预测控制等）、系统稳定性分析、性能评估等。 通信系统仿真： 在通信领域，MATLAB/Simulink提供了强大的通信系统工具箱（Communications System Toolbox）。本书将通过调制解调、信道编码、误码率分析等实例，展示如何利用这两个工具进行通信系统的建模、仿真与性能评估。 数字信号处理（DSP）的高级应用： 结合MATLAB和Simulink，本书将深入探讨DSP在滤波器组设计、自适应滤波、谱估计、语音信号处理、音频信号处理等高级应用。 嵌入式系统开发流程： 本部分将聚焦于将MATLAB/Simulink模型部署到实际的嵌入式硬件平台。将讲解从模型开发、代码生成、目标机交叉编译到实际硬件上运行的完整流程，并介绍一些常用的嵌入式目标平台（如ARM Cortex系列）。 基于模型的系统工程： 随着项目复杂度的提高，端到端的系统工程方法变得尤为重要。本书将引导读者理解如何将MATLAB/Simulink作为贯穿系统需求分析、设计、实现、验证和维护全过程的核心工具，实现更高效、更可靠的系统开发。 前沿算法的MATLAB/Simulink实现： 针对机器学习、深度学习、优化算法等当前热门的算法领域，本书将介绍如何利用MATLAB的深度学习工具箱（Deep Learning Toolbox）或通过将算法逻辑映射到Simulink模型，来实现这些先进算法的仿真与验证。 本书特色： 实例驱动： 全书以大量实际工程问题和应用案例为导向，理论讲解与实践操作紧密结合，避免了空洞的理论堆砌。 循序渐进： 内容设计从易到难，由浅入深，适合不同知识背景的读者，无论是初学者还是有一定经验的用户，都能从中获益。 强调高效算法开发： 本书不仅介绍如何使用MATLAB/Simulink，更着重于如何基于这两个平台开发出高效、优化的算法，以应对复杂多变的工程挑战。 版本聚焦： 针对MATLAB 7.0和Simulink 6.0这两个经典且广泛使用的版本，提供深入、实用的指导，帮助读者充分挖掘其潜力。 理论与实践并重： 在讲解算法原理的同时，会详细阐述其在MATLAB/Simulink中的实现方法，帮助读者建立清晰的“理论-模型-代码”认知链条。 适用读者： 本书适合于以下人群： 在校大学生： 学习相关专业（如电气工程、自动化、机械工程、计算机科学、通信工程、航空航天工程等）的学生，作为课程学习的辅助教材或项目开发的参考。 工程技术人员： 需要使用MATLAB/Simulink进行系统设计、仿真、优化和算法开发的工程师。 科研人员： 需要进行数据分析、建模仿真、算法验证的研究者。 对MATLAB/Simulink感兴趣的初学者： 希望系统学习并掌握这两个强大工具的爱好者。 通过本书的学习，读者将能够熟练掌握MATLAB 7.0和Simulink 6.0的核心功能，理解其在不同工程领域的应用价值，并能独立运用这两个工具进行复杂系统的建模、仿真与高效算法的开发，从而在各自的工作和学习中取得更大的突破。本书的目标是赋能读者，使其成为MATLAB/Simulink技术应用领域的实践者和创新者。

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我当初购买这本书的动机，是希望能够找到一些针对早期版本软件（7.0/6.0）的特定“陷阱”和“最佳实践”，毕竟这些老版本在某些特定工业环境中依然存在，而新版本的文档往往不会回顾这些历史遗留问题。然而，阅读体验却令人大失所望，这本书在处理兼容性和版本迁移方面几乎是空白。例如，关于M文件和MEX文件的调用机制在不同补丁集下的细微差异，或者如何调试那些在7.0版本中频繁出现的内存管理问题，这些实战层面的内容完全没有触及。取而代之的，是大量篇幅被用于展示一些脱离实际工程背景的、过于简化的“玩具”例子，比如简单的弹簧阻尼器模型，即便使用现代的App Designer或更先进的Simscape模块，也能在几分钟内完成搭建和验证。关于“高效算法开发”的承诺，更像是虚张声势，书中展示的算法优化思路，完全是基于通用编程的思维，没有体现出针对MATLAB/Simulink底层执行机制（如JIT编译的局限性，或者向量化操作的真正威力）的深度挖掘。整体感觉，这本书就像是把当时官方文档中的基本介绍章节重新排版、配上几张不甚清晰的截图凑成的合集，实用价值大打折扣。

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这本书的排版和插图质量也极大地影响了阅读的连贯性。页面的留白似乎过多，导致内容密度偏低，翻阅起来效率很低。更糟糕的是，很多Simulink的框图截图，分辨率看起来像是从低质量的屏幕捕获而来，线条模糊，模块名称难以辨认，这对于需要仔细对照作者搭建过程的读者来说，无疑是巨大的障碍。在讨论算法实现时，代码块的格式也显得很不规范，变量命名随意，注释缺失，这对于一本号称面向“开发”的书籍来说，简直是不可原谅的疏忽。我尤其关注书中关于“高效”处理大规模数据集的章节，期待能看到一些关于硬盘I/O优化或者分布式计算的初步探讨（即使是基于当时有限的工具），但找到的只是一些将数据分块读取的低效循环处理方法。这本书似乎更侧重于“展示你能做什么”，而不是“如何以专业水准高效地完成”。读完后，我感觉并没有获得任何能立刻应用到我当前复杂项目中的新颖思路或优化技巧，反而需要自己去重新整理和提炼那些被稀释的零星信息。

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这本号称覆盖了Matlab 7.0和Simulink 6.0的“应用实例仿真与高效算法开发”的书籍，我翻开后，首先映入眼帘的是大量关于基础数据结构操作的冗长描述，感觉就像是在阅读一本十多年前的编程语言入门手册，而不是一本面向特定工程应用的参考书。书中花了极大的篇幅去讲解如何定义矩阵、执行基本的循环结构，这些内容对于任何一位已经接触过MATLAB哪怕几个月的人来说，都显得过于基础和啰嗦。更令人费解的是，对于Simulink的部分，介绍似乎停留在对模块库的简单罗列和拖拽操作上，缺乏对动态系统建模中，例如离散化误差、求解器选择对仿真精度和效率影响的深入剖析。我原本期待看到一些关于如何利用当时版本较新的工具箱（比如针对控制系统或信号处理的专业模块）进行复杂系统搭建的技巧，但这些内容几乎找不到，更别提“高效算法开发”了，书中提及的算法优化，无非是建议使用内置函数代替M文件循环，这种“高效”的建议，在今天的标准看来，未免有些站不住脚。对于想从理论深入到实践，并追求性能提升的工程师而言，这本书提供的知识密度实在太低，更像是为完全零基础的计算机系学生准备的教材，而非面向专业应用的工具书。

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关于“高效算法开发”这一宏大命题，这本书的处理方式更是让人摸不着头脑。如果说MATLAB/Simulink的效率瓶颈主要在于算法本身的计算复杂度，或者在于未能充分利用其向量化和并行处理能力，那么这本书提供的“高效”建议仅仅停留在了“使用for循环要慢，尽量用矩阵运算”这种人尽皆知的常识层面。对于如何设计更优的离散化方案来加速收敛，如何使用当时的MATLAB Profiler工具来精确定位性能瓶颈，或者如何在Simulink中利用Stateflow的状态机逻辑来简化复杂的逻辑分支以提升运行效率，这些核心的“开发”技巧全部被跳过了。读完全书，我最大的收获是理解了7.0/6.0版本的基本界面布局，但要谈及“开发”出性能卓越、结构清晰的仿真模型或算法，这本书的贡献微乎其微。它更像是一个面向特定历史版本软件操作指南的浅尝辄止的合集，而非一本能够推动读者在算法效率和模型复杂度上取得突破的专业参考资料，实为遗憾。

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我尝试着从“实例仿真”的角度来寻找这本书的价值，希望通过具体的案例研究来弥补基础讲解的不足。然而，那些被冠以“实例”之名的章节，其深度和复杂性远低于当前主流工程仿真所要求的水平。举例来说，涉及控制系统设计的部分，通常在Simulink中只需设置好PID参数，调整一下采样时间，书中的分析就戛然而止了。对于控制系统中最关键的鲁棒性分析、对不确定性的建模、或者如何使用LMI等高级工具箱进行参数优化，这本书完全没有涉猎。这让我严重怀疑作者是否真正接触过需要高精度、长时间运行的工业级仿真任务。而且，书中的例子似乎都采用的是非常理想化的物理模型，没有考虑实际传感器噪声、执行器饱和或非线性特性的影响。对于一个想要通过这本书提升仿真技能的读者来说，它提供的“脚手架”太过脆弱，无法支撑起任何实质性的工程应用。总而言之，这本书提供的仿真经验，停留在对软件界面的初步熟悉阶段，缺乏对仿真结果的批判性分析能力培养。

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找了n本书，只有它用得着

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