在当今信息化社会中，仿真技术作为信息时代的一门新兴技术，已广泛应用于许多领域，例如国防、物流、电力、交通、教育、医疗、石油化工、农业、体育、娱乐、航空航天、工业制造、生物医学、电子产品、虚拟仪器、社会经济运行、环境及安全科学等，主要用于各领域产品的研究、设计、测试、生产、培训、使用、维护等环节。

MATLAB是美国MathWorks公司出品的商业数学软件，其主要用于算法开发、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括MATLAB和Simulink两大部分。MATLAB软件在许多科学领域中成为计算机辅助设计、算法研究和应用开发的基本工具，在MATLAB环境下可以利用M函数实现非线性控制系统的建模与仿真，该方法简单直观，维护性较好，具有可移植性。对于复杂的非线性控制系统的建模与仿真，该方法可以明显提高仿真的效率，并且，仿真实例验证了该方法的有效性和可行性。

MATLAB的基本数据单位是矩阵，它的指令表达式与数学、工程中常用的形式十分相似，故用MATLAB来解决问题要比用C、Fortran等语言完成相同的事情简单、快捷很多，并且MATLAB吸收了Maple等软件的优点，使MATLAB成为一个强大的数学软件。现在，MATLAB已被广泛应用于自动控制、系统工程、信息工程、应用数学、机电工程、电子工程、计算机等专业领域。

建立系统模型的过程又称模型化，建模是研究系统的重要手段和前提，凡是用模型描述系统的因果关系或相互关系的过程都属于建模。仿真（Simulation），即使用项目模型将特定于某一具体层次的不确定性转化为它们对目标的影响，该影响是在项目仿真整体的层次上表示的。项目仿真利用计算机模型和某一具体层次的风险估计仿真，一般采用蒙特卡洛法进行仿真。

现在，计算机仿真已经成为解决工程实际的必要手段，建模与仿真是当今科学技术研究的主要内容，其技术已渗透到各学科和工程技术领域。由于仿真在企业领域中的广泛应用，其越来越受到企业的重视，从而促进了对仿真人才的需求，以至于更多的学者和研究人员投入到仿真技术的学习和研究。然而，建立仿真模型需要大量的时间和较高的技能，这严重地阻碍了仿真成为更广泛的、全方位的应用工具。如今，以MATLAB为代表的仿真软件不仅为用户提供了十分友好的图形界面，还专门根据相应行业的具体环境设计开发了建模所需要的组件和模块，使设计分析人员能够较容易地建立仿真模型。

编写本书的目的是力求降低学习MATLAB的难度，通过丰富的算法、经典的实践例子来引导读者学习。本书是一本介绍MATLAB建模与仿真的实用教程，内容涵盖了MATLAB建模与仿真的相关概念、算法、函数、应用，做到理论与实践相结合。

本书具有以下特点： 

（1） 本书重点讨论与MATLAB建模与仿真相关的概念、原理及应用，以MATLAB建模与仿真构成主线介绍各系统建模与仿真的方法。

（2） 本书注重介绍MATLAB建模与仿真的基础性、本质性的内容，并强调MATLAB在各领域中的建模与仿真。

（3） 本书做到理论与实践相结合，系统仿真技术是专业理论和系统实验相结合的有效途径之一。

（4） 本书内容深入浅出、图文并茂，各章节之间既有联系，又相对独立，读者可根据需要选择阅读。并且，每章后面附有编者精心挑选的习题，可帮助读者进一步巩固所学知识。

（5） 本书实例典型，具有很强的代码性与指导性。本书每介绍一个概念，都用一个MATLAB实例来总结说明其实际应用性，降低了读者的学习门槛，直线提高了读者的学习效率。

本书共10章，主要包括以下内容： 

（1） 第1章介绍了MATLAB基础概述，主要包括MATLAB的发展历程、特点、安装与激活、数据类型、常量与变量及矩阵等内容。

（2） 第2章介绍了MATLAB矩阵运算和分析，主要包括矩阵的代数运算、矩阵的分析、矩阵的分解及线性方程组等内容。

（3） 第3章介绍了MATLAB程序建模与仿真，主要包括程序结构、M文件、函数及程序的优化等内容。

（4） 第4章介绍了MATLAB图形图像仿真，主要包括二维图形、三维图形、四维图形、图形的控制等内容。

（5） 第5章介绍了Simulink建模与仿真，主要包括Simulink基础知识、Simulink模块的基本操作、Simulink仿真设置、系统模型及S函数等内容。

（6） 第6章介绍了数字信号建模与仿真，主要包括信号的产生与运算、信号变换技术、信号谱分析、数字滤波器及窗函数等内容。

（7） 第7章介绍了控制系统建模与仿真，主要包括系统模型的建立、数字PID控制系统、最优控制法等内容。

（8） 第8章介绍了机电系统的建模与仿真，主要包括电力系统工具箱、电路建模与仿真、电力系统仿真、电机建模与仿真等内容。

（9） 第9章介绍了通信系统建模与仿真，主要包括通信系统仿真的方法、模拟调制与解调及数字信号的传输等内容。

（10） 第10章介绍了模糊神经控制系统的建模与仿真，主要包括神经系统及模糊控制系统等内容。

本书适用于计算机仿真、计算机应用、信息处理、机械电子等初级、中级、高级读者，既可作为高校相关专业的理想教材，也可作为从事MATLAB建模与仿真的科研人员的学习资料。

本书主要由赵书兰编写，此外参加编写的还有李晓东、丁伟雄、雷晓平、李娅、杨文茵、何正风、赵新芬、赵书梅、栾颖、刘志为、周灵、周品、张德丰、余智豪和崔如春。

由于时间仓促，加之编者水平有限，所以错误和疏漏之处在所难免。在此，诚恳地期望得到各领域专家和广大读者的批评指正。

编者2013年3月