《MATLAB语言及应用》课程教学大纲 课程编号：506017 课程名称：MATLAB语言及应用 英文名称：MATLAB Language and Application 课程类型：必修课 总学时：48 讲课学时32 实验学时：16 学分：2 适用对象：通信工程、电子信息工程、电子信息科学与技术 先修课程：计算机基础 执笔人：葛广英 审定人：孙长勇 一、课程的性质、目的和任务 该课程主要讲述MATLAB语言的基本语法、函数、绘图，以及在电路、信号与系统、 数字信号处理、通信原理、自动控制原理等课程中的应用。学生通过学习本课程，可为《信 号与系统》、《数字信号处理》、《通信原理》、《自动控制原理》等课程的教学打下良好基础。 二、课程教学和教改基本要求 通过本课程的学习，了解、熟悉、掌握MATLAB的基本编程方法，使学生掌握MATLAB 系统环境、MATLAB应用基础、MATLAB:绘图、MATLAB数值计算与符号计算、Simulink 仿真工具箱、控制系统工具箱、信号处理工具箱、通信工具箱、以及SimPowerSystem.工具 箱等方面的MATLAB编程技巧和在后续课程中的应用，有利于相关工程课程的课堂教学和 实验教学，并具有初步的利用计算机处理、解决实际问题的能力，为进一步学习后续的专业 课程做好准备。 三、课程各章重点与难点、教学要求与教学内容 第一章MATLAB系统环境(2学时) 1、本章重点与难点 重点是熟悉命令窗、图形窗、文本编辑窗。 2、教学要求 通过本章学习，了解ATLAB语言的发展和特点；掌握MATLAB的工作环境：命令窗、图形 窗、文本编辑窗。 3、教学内容 1.1什么是MATLAB 1.2 MATLAB操作界面 1.3 MATLAB帮助系统 1.3.1 MATLAB的帮助命令
《MATLAB语言及应用》课程教学大纲 课程编号：506017 课程名称：MATLAB语言及应用 英文名称：MATLAB Language and Application 课程类型：必修课 总学时：48 讲课学时 32 实验学时：16 学 分：2 适用对象：通信工程、电子信息工程、电子信息科学与技术 先修课程：计算机基础 执笔人：葛广英 审定人：孙长勇 一、课程的性质、目的和任务 该课程主要讲述 MATLAB 语言的基本语法、函数、绘图，以及在电路、信号与系统、 数字信号处理、通信原理、自动控制原理等课程中的应用。学生通过学习本课程，可为《信 号与系统》、《数字信号处理》、《通信原理》、《自动控制原理》等课程的教学打下良好基础。 二、课程教学和教改基本要求 通过本课程的学习，了解、熟悉、掌握 MATLAB的基本编程方法，使学生掌握MATLAB 系统环境、MATLAB应用基础、MATLAB绘图、MATLAB数值计算与符号计算、Simulink 仿真工具箱、控制系统工具箱、信号处理工具箱、通信工具箱、以及SimPowerSystem工具 箱等方面的MATLAB编程技巧和在后续课程中的应用，有利于相关工程课程的课堂教学和 实验教学，并具有初步的利用计算机处理、解决实际问题的能力，为进一步学习后续的专业 课程做好准备。 三、课程各章重点与难点、教学要求与教学内容 第一章 MATLAB 系统环境（2 学时） １、本章重点与难点 重点是熟悉命令窗、图形窗、文本编辑窗。 ２、教学要求 通过本章学习，了解MATLAB语言的发展和特点；掌握MATLAB的工作环境：命令窗、图形 窗、文本编辑窗。 3、教学内容 1.1 什么是 MATLAB 1.2 MATLAB 操作界面 1.3 MATLAB 帮助系统 1.3.1 MATLAB 的帮助命令
1.3.2帮助窗口 第二章MATLAB应用基础(8学时) 1、本章重点与难点 重点是MATLAB数据的表示和基本运算、逻辑判断，以及M函数的编写和程序控制流， 使学生能够迅速地入门并能进行基本的编程运算。难点是M函数程序的编写和调用。 2、教学要求 通过本章学习，要求学生掌握MATLAB数据的表示和基本运算、逻辑判断，以及M函 数的编写和程序控制流，熟练掌握ones、zeros、cye、inv等常用函数的使用。 3、教学内容 2.1变量及其操作 2.2 MATLAB数组与矩阵运算 2.2.1冒号表达式 2.2.2矩阵的建立 2.2.3矩阵的拆分 2.2.4 MATLAB数据的运算 2.2.5特殊矩阵 2.3数学函数 2.4M文件 2.4.1脚本文件 2.4.2函数文件 2.5程序控制结构 2.5.1顺序结构 2.5.2选择结构 2.5.3循环结构 2.6实验一MATLAB运算基础 2.6.1实验目的 2.6.2实验内容 2.6.3实验参考程序 2.7实验二M函数与M文件的编写与应用 2.7.1实验目的 2.7.2实验内容 2.7.3实验参考程序 2.8实验三选择与循环结构程序设计 2.8.1实验目的 2.8.2实验内容 2.83实验参考程序 第三章MATLAB绘图(6学时) 1、本章重点与难点 重点是MATLAB绘图的基本概念和基本内容、命令格式和函数，二维图形的绘制、三
1.3.2 帮助窗口 第二章 MATLAB 应用基础（8 学时） １、本章重点与难点 重点是MATLAB数据的表示和基本运算、逻辑判断，以及M函数的编写和程序控制流， 使学生能够迅速地入门并能进行基本的编程运算。难点是M函数程序的编写和调用。 ２、教学要求 通过本章学习，要求学生掌握 MATLAB 数据的表示和基本运算、逻辑判断，以及 M 函 数的编写和程序控制流，熟练掌握 ones、zeros、eye、inv 等常用函数的使用。 3、教学内容 2.1 变量及其操作 2.2 MATLAB 数组与矩阵运算 2.2.1 冒号表达式 2.2.2 矩阵的建立 2.2.3 矩阵的拆分 2.2.4 MATLAB 数据的运算 2.2.5 特殊矩阵 2.3 数学函数 2.4 M 文件 2.4.1 脚本文件 2.4.2 函数文件 2.5 程序控制结构 2.5.1 顺序结构 2.5.2 选择结构 2.5.3 循环结构 2.6 实验一 MATLAB 运算基础 2.6.1 实验目的 2.6.2 实验内容 2.6.3 实验参考程序 2.7 实验二 M 函数与 M 文件的编写与应用 2.7.1 实验目的 2.7.2 实验内容 2.7.3 实验参考程序 2.8 实验三 选择与循环结构程序设计 2.8.1 实验目的 2.8.2 实验内容 2.8.3 实验参考程序 第三章 MATLAB 绘图（6 学时） １、本章重点与难点 重点是 MATLAB 绘图的基本概念和基本内容、命令格式和函数，二维图形的绘制、三
维图形的绘制、使用绘图工具绘制图形、使用向导创建图形用户界面GUI等几个方面，难 点是图形用户界面GUI回调函数的编写和使用。 2、教学要求 通过本章学习，要求学生掌握MATLAB绘图的基本概念和基本内容、命令格式和函数， 二维图形的绘制、三维图形的绘制、使用绘图工具绘制图形、使用向导创建图形用户界面 GUI等几个方面应用。 3、教学内容 3.1二维图形 3.1.1基本的绘图命令 3.1.2轴的形式与刻度设置 3.1.3图形的标注、网格及图例说明 3.1.4绘制二维图形的其他函数 3.2三维图形 3.2.1绘制三维曲线的基本函数 3.2.2三维曲面 3.3使用绘图工具绘制图形 3.4使用向导创建图形用户界面 3.5实验四绘图函数的应用 3.5.1实验目的 3.5.2实验内容 3.5.3实验参考程序 第四章MATLAB数值计算与符号计算(6学时) 1、本章重点与难点 重点是学习和掌握MATLAB数值计算和符号运算，难点是MATLAB数值计算函数和符 号运算函数的掌握和应用。 2、教学要求 通过本章学习，要求学生掌握MATLAB数值计算和符号运算所使用的函数。 3、教学内容 4.1曲线拟合与插值运算 4.2数值微积分 42.1数值微分 4.2.2数值积分 43线性方程组求解 4.3.1直接解法 4.3.2迭代解法 4.4常微分方程的数值求解 4.5 MATLAB符号计算 4.5.1符号计算基础 4.5.2符号导数及其应用 4.5.3符号积分
维图形的绘制、使用绘图工具绘制图形、使用向导创建图形用户界面 GUI 等几个方面，难 点是图形用户界面 GUI 回调函数的编写和使用。 ２、教学要求 通过本章学习，要求学生掌握 MATLAB 绘图的基本概念和基本内容、命令格式和函数， 二维图形的绘制、三维图形的绘制、使用绘图工具绘制图形、使用向导创建图形用户界面 GUI 等几个方面应用。 3、教学内容 3.1 二维图形 3.1.1 基本的绘图命令 3.1.2 轴的形式与刻度设置 3.1.3 图形的标注、网格及图例说明 3.1.4 绘制二维图形的其他函数 3.2 三维图形 3.2.1 绘制三维曲线的基本函数 3.2.2 三维曲面 3.3 使用绘图工具绘制图形 3.4 使用向导创建图形用户界面 3.5 实验四 绘图函数的应用 3.5.1 实验目的 3.5.2 实验内容 3.5.3 实验参考程序 第四章 MATLAB 数值计算与符号计算（6 学时） １、本章重点与难点 重点是学习和掌握MATLAB数值计算和符号运算，难点是ＭATLAB数值计算函数和符 号运算函数的掌握和应用。 ２、教学要求 通过本章学习，要求学生掌握MATLAB数值计算和符号运算所使用的函数。 3、教学内容 4.1 曲线拟合与插值运算 4.2 数值微积分 4.2.1 数值微分 4.2.2 数值积分 4.3 线性方程组求解 4.3.1 直接解法 4.3.2 迭代解法 4.4 常微分方程的数值求解 4.5 MATLAB 符号计算 4.5.1 符号计算基础 4.5.2 符号导数及其应用 4.5.3 符号积分
4.5.4符号方程求解 4.6级数 4.7实验五数值工具箱与符号工具箱的应用 4.7.1实验目的 4.7.2实验内容 4.7.3实验参考程序 第五章 Simulink仿真工具箱（4学时) 1、本章重点与难点 重点是如何利用$MULINK创建模型，并对模型进行仿真、分析，难点是SIMULINK的 建模与仿真。 2、教学要求 通过本章学习，要求学生掌握Simulink建模的基本知识、Simulink建模与仿真、S函数的 设计与应用，以及Simulink在实际中的应用。 3、教学内容 5.1 Simulink建模的基本知识 5.l.1 Simulink简介 5.1.2 Simulink下常用模块库简介 5.1.3 Simulink下其他工具箱模块库 5.2 Simulink建模与仿真 5.2.1建立Simulink模型 5.2.2建模实例 5.3使用命令操作对系统进行仿真 5.4 Simulink仿真的应用实例演示 5.5子系统及其封装技术 5.5.1子系统的建立 5.5.2模块封装方法 5.6S函数的设计与应用 5.6.1用MATLAB语言编写S函数 5.6.2S函数的应用 5.7实验六Simulink仿真应用 5.7.1实验目的 5.7.2实验内容 5.7.3实验参考程序 第六章SimPowerSystem工具箱(2学时) 1、本章重点与难点 重点是SimPowerSystem.工具箱模块库中各个单元模块的使用和它们之间的连接，难点 是仿真时属性的设置。 2、教学要求
4.5.4 符号方程求解 4.6 级数 4.7 实验五 数值工具箱与符号工具箱的应用 4.7.1 实验目的 4.7.2 实验内容 4.7.3 实验参考程序 第五章 Simulink 仿真工具箱 （4 学时） １、本章重点与难点 重点是如何利用SIMULINK创建模型，并对模型进行仿真、分析，难点是SIMULINK的 建模与仿真。 ２、教学要求 通过本章学习，要求学生掌握Simulink建模的基本知识、Simulink建模与仿真、S函数的 设计与应用，以及Simulink在实际中的应用。 3、教学内容 5.1 Simulink 建模的基本知识 5.1.1 Simulink 简介 5.1.2 Simulink 下常用模块库简介 5.1.3 Simulink 下其他工具箱模块库 5.2 Simulink 建模与仿真 5.2.1 建立 Simulink 模型 5.2.2 建模实例 5.3 使用命令操作对系统进行仿真 5.4 Simulink 仿真的应用实例演示 5.5 子系统及其封装技术 5.5.1 子系统的建立 5.5.2 模块封装方法 5.6 S 函数的设计与应用 5.6.1 用 MATLAB 语言编写 S 函数 5.6.2 S 函数的应用 5.7 实验六 Simulink 仿真应用 5.7.1 实验目的 5.7.2 实验内容 5.7.3 实验参考程序 第六章 SimPowerSystem 工具箱（2 学时） １、本章重点与难点 重点是SimPowerSystem工具箱模块库中各个单元模块的使用和它们之间的连接，难点 是仿真时属性的设置。 ２、教学要求
通过本章学习，要求学生掌握SimPowerSystem工具箱模块库中各个单元模块的使用方 法，并能将模块连接起来进行仿真。 3、教学内容 6.1 SimPowerSystems工具箱模块库简介 6.2仿真应用实例 6.3实验SimPowerSystems工具箱应用 6.3.1实验目的 6.3.2实验内容 第七章信号处理工具箱(4学时) 1、本章重点与难点 本章重点是从信号和系统分析的时域、频域和变换域三个方面进行学习，以及滤波器的设 计，掌握信号分析和处理以及滤波器所用的函数，难点是信号的时域、频域和变换域分析与设 计。 2、教学要求 通过本章学习，要求学生掌握信号和系统运算、傅里叶变换、数字滤波器的设计，熟练 掌握conv、fregs等函数。 3、教学内容 7.1信号及其表示 7.1.1工具箱中的信号产生函数 7.1.2离散时间信号的表示 7.1.3几种常用离散时间信号的表示 72信号的基本运算 7.2.1信号的相加与相乘 7.2.2序列移位与周期延拓运算 7.2.3序列翻转与序列累加运算 7.2.4两序列的卷积运算 7.2.5两序列的相关运算 7.2.6信号的能量和功率 7.3线性时不变系统 7.3.1二次分式模型的系统描述及转换函数 7.3.2线性时不变系统的响应 7.4傅里叶变换 7.4.1傅里叶变换形式 7.4.2 MATLAB中的傅里叶变换函数 7.5R数字滤波器的设计方法 7.5.1冲激响应不变法 7.5.2双线性变换法 7.5.3R数字滤波器的频率变换设计法 7.6FIR数字滤波器设计 7.6.1窗函数设计法
通过本章学习，要求学生掌握SimPowerSystem工具箱模块库中各个单元模块的使用方 法，并能将模块连接起来进行仿真。 3、教学内容 6.1 SimPowerSystems 工具箱模块库简介 6.2 仿真应用实例 6.3 实验 SimPowerSystems 工具箱应用 6.3.1 实验目的 6.3.2 实验内容 第七章 信号处理工具箱（4 学时） １、本章重点与难点 本章重点是从信号和系统分析的时域、频域和变换域三个方面进行学习，以及滤波器的设 计，掌握信号分析和处理以及滤波器所用的函数，难点是信号的时域、频域和变换域分析与设 计。 ２、教学要求 通过本章学习，要求学生掌握信号和系统运算、傅里叶变换、数字滤波器的设计，熟练 掌握conv、freqs等函数。 3、教学内容 7.1 信号及其表示 7.1.1 工具箱中的信号产生函数 7.1.2 离散时间信号的表示 7.1.3 几种常用离散时间信号的表示 72 信号的基本运算 7.2.1 信号的相加与相乘 7.2.2 序列移位与周期延拓运算 7.2.3 序列翻转与序列累加运算 7.2.4 两序列的卷积运算 7.2.5 两序列的相关运算 7.2.6 信号的能量和功率 7.3 线性时不变系统 7.3.1 二次分式模型的系统描述及转换函数 7.3.2 线性时不变系统的响应 7.4 傅里叶变换 7.4.1 傅里叶变换形式 7.4.2 MATLAB 中的傅里叶变换函数 7.5 IIR 数字滤波器的设计方法 7.5.1 冲激响应不变法 7.5.2 双线性变换法 7.5.3 IIR 数字滤波器的频率变换设计法 7.6 FIR 数字滤波器设计 7.6.1 窗函数设计法
7.6.2频率抽样法 7.6.3 MATLAB的其他相关函数 7.7信号处理的图形用户界面工具 7.7.1主窗口 7.7.2 SPTool菜单功能介绍 7.7.3信号浏览器 7.7.4滤波器浏览器 7.7.5频谱浏览器 7.7.6滤波器设计器 7.8实验数字信号处理实验 7.8.1实验日的 7.8.2实验内容 7.8.3实验参考程序 四、各教学环节学时分配 章节 讲课 习题课 讨论课 实验 其他 合计 一 2 2 8 6 14 三 6 2 8 四 6 2 8 五 4 2 6 六 9 七 4 2 6 合计 32 16 48 五、课外习题及课程讨论 习题以课后习题为主，要求学生上机实验不但要验证例题，更要实践习题，利用实验课 适当开展课程讨论。 六、作业与考核方式 作业为相应章节后的大部分习题，考核方式：闭卷 七、推荐教材和教学参考书 教材：《MATLAB应用与实验教程》（第2版），贺超英、王少喻编著，电子工业出版社， 2013.6 参考书： 1.《MATLAB实用教程》（第2版）张磊等编著，人民邮电出版社 2. 《MATLAB R2012a教程》张志涌等编著，北航出版，2010年 3. 《MATLAB教程及实训》曹弋，机械工业出版社，2008.5
7.6.2 频率抽样法 7.6.3 MATLAB 的其他相关函数 7.7 信号处理的图形用户界面工具 7.7.1 主窗口 7.7.2 SPTool 菜单功能介绍 7.7.3 信号浏览器 7.7.4 滤波器浏览器 7.7.5 频谱浏览器 7.7.6 滤波器设计器 7.8 实验 数字信号处理实验 7.8.1 实验目的 7.8.2 实验内容 7.8.3 实验参考程序 四、各教学环节学时分配 章节 讲课 习题课 讨论课 实验 其他 合计 一 2 2 二 8 6 14 三 6 2 8 四 6 2 8 五 4 2 6 六 2 2 4 七 4 2 6 合计 32 16 48 五、课外习题及课程讨论 习题以课后习题为主，要求学生上机实验不但要验证例题，更要实践习题，利用实验课 适当开展课程讨论。 六、作业与考核方式 作业为相应章节后的大部分习题，考核方式：闭卷 七、推荐教材和教学参考书 教材：《MATLAB 应用与实验教程》（第 2 版），贺超英、王少喻编著，电子工业出版社， 2013.6 参考书： 1. 《MATLAB 实用教程》(第 2 版) 张磊等编著，人民邮电出版社 2. 《MATLAB R2012a 教程》 张志涌 等编著，北航出版，2010 年 3. 《MATLAB 教程及实训》 曹弋，机械工业出版社,2008.5
4.《MATLAB Programming for Engineers》(第二版)，Stephen J.Chapman著，北京： 科学出版社，2005.8 5.《MATLAB6.0实用指南》，苏金明、王永利编著，北京：电子工业出版社，2004.11 6.《MATLAB及在电子信息课程中的应用》陈怀琛、吴大正、高西全编著，北京： 电子工业出版社 八、说明 本课程重在上机实践，上机环境要装有MATLAB7.0以上版本
4. 《MATLAB Programming for Engineers》(第二版)，Stephen J. Chapman 著，北京： 科学出版社, 2005.8 5. 《MATLAB6.0 实用指南》，苏金明、王永利编著，北京：电子工业出版社，2004.11 6. 《MATLAB 及在电子信息课程中的应用》陈怀琛、吴大正、高西全编著，北京： 电子工业出版社 八、说明 本课程重在上机实践，上机环境要装有 MATLAB7. 0 以上版本