本书系统地介绍科学研究与工程应用领域使用广泛的 MATLAB语言,全面介绍其基本编程方法,包 括数据结构、语句结构、流程控制、函数编写、图形绘制与面向对象编程技术等,并介绍 MATLAB语言在微 积分、线性代数、代数方程、微分方程、**化与数据处理领域的问题求解方法;本书还介绍基于 Simulink 的系统建模与仿真方法. 本书适合理工科各专业本科生、研究生以及工程技术人员学习 MATLAB语言,并利用 MATLAB 语 言解决科学运算、系统建模与仿真方法等问题.

前　言 MATLAB 语言是学术界与很多工程领域使用最广的专业计算机语言。对理工科学生 而言，尽早学习、掌握这样的主流计算机语言将有机会提早在课程学习与课外活动中使用 MATLAB 语言，更好地解决学习、实践中遇到的问题。例如，在传统课程的学习中，至少可以 从一个新的视角审视学习的内容，探讨利用计算机解决实际问题的方法，甚至创造性地解决 前人没有解决的问题。 在总结多年实际教学经验的基础上，本书作者曾在首届MathWorks 亚洲研究与教育峰 会（2014 年11 月，东京）上提出了科学运算问题的“三步求解方法”，其第一步是用简单的语 言理解要求解数学问题的物理意义；第二步是用计算机能接受的方式将数学问题输入给计 算机；第三步是调用恰当的函数将数学问题的解求出来。有了这样的思路，普通研究者就可 以直接利用计算机工具在短时间内解决已经学习过甚至从未接触过的科学运算问题。本书 涉及大量科学运算问题的求解实例，基本采用的就是这样的“三步求解方法”。 作者1988 年在英国Sussex 大学读博时开始接触MATLAB 语言，并用MATLAB 语言 开发了用于反馈控制课程实验的Control Kit 软件，用于该校的实际教学实践，该软件后来 成为英国Rapid Data 公司的商品软件。1993 年作者回东北大学任教，将MATLAB 语言引 入实际教学，并在1996 年由清华大学出版社出版《控制系统计算机辅助设计——MATLAB 语言与应用》，该书被认为是国内最早系统介绍MATLAB 语言的著作，后来被评为国家级 精品教材，以其为基础的“控制系统仿真与CAD”课程被先后评为国家级精品课程、首批国 家级精品资源共享课程。 随着MATLAB 功能的日益强大，各个专业的师生都普遍使用MATLAB 解决实际问 题，作者认为有必要开设一门专门的课程，不但介绍MATLAB 的基本使用方法，更应该广 泛介绍利用MATLAB 语言求解各门数学课程相关的问题，全面提升学生解决实际科学运 算问题的水平。2002 年，作者在东北大学开设了自动化专业本科生的必选课程“MATLAB 语言与科学运算”，并于次年将该课程扩展为面向全校研究生的选修课程。2004 年作者在清 华大学出版社出版《高等应用数学问题的MATLAB 求解》，以其为教材的课程“现代科学运 算——MATLAB 语言与应用”于2020 年入选首批国家级一流本科课程。 又经过15 年教学与科研的积累，作者在清华大学出版社出版了《薛定宇教授大讲堂》（共 6 卷），专门介绍MATLAB、Simulink 的编程与建模基础，并针对若干个数学主题，深入研究 如何用MATLAB 直接求解数学问题。为了使得理工科各专业、经济金融专业本科生和研究 生能够更好地学习使用MATLAB 语言，解决实际科学研究问题，特将该系列著作的基础内 容浓缩成现在的《MATLAB/Simulink 实用教程——编程、计算与仿真》一书，在此特别感谢 I II MATLAB/Simulink 实用教程——编程、计算与仿真 清华大学出版社计算机分社盛东亮主任的建议。 本书的写作经历了“从薄到厚，再从厚到薄”的演变过程。经过十几年的努力，从最 初2004 年400 多页的教材扩展成1700 多页的系列著作，再浓缩成这部300 多页的教程。在 本书的写作中兼顾MATLAB 编程、科学运算和系统仿真三方面的内容。与早期教材相比， 大篇幅增加了介绍MATLAB 编程方面的内容，在充分介绍传统编程方法之外，还介绍了面 向对象的编程技术。弱化了科学运算问题求解的内容，但保留了传统的科学运算问题的主 线，保留了很多作者原创的内容，更有效地求解各个数学分支的科学运算问题。本书增加了 Simulink 建模与仿真的内容，为读者开展系统仿真研究奠定必要的基础。 在本书的基础上，作者专门录制了全新的MOOC 课程“MATLAB 科学运算与仿真”， 并准备了全套的PPT 教学材料和其他教学资源，在书中给出了相应视频与教学材料的二维 码，适合读者自学。此外，作者录制的国家级一流本科课程“现代科学运算——MATLAB 语 言与应用”的教学视频同样适合于本教材的线上学习。 本书即将出版之时，特别感谢我的导师任兴权教授和Derek Atherton 教授，是他们将 作者引入系统仿真与MATLAB 编程的乐园，开始了饶有兴趣且富有挑战的学术、教学生涯。 感谢前辈同事徐心和教授的提携、关照与具体指导，并为我后来的自主发展提供了宽松的条 件，使我能够将大量时间用于教学探讨与教材建设。 特别感谢团队的同事潘峰博士对课程建设、教材建设与教学团队建设中的出色贡献和 所做的具体工作。感谢美国加利福尼亚大学Merced 分校的陈阳泉教授二十多年来的真诚合 作及诸多问题的有意义的探讨。作者几十年来与同事、学生、朋友、同行甚至网友的有益交 流，其中有些内容已经形成了本书的重要素材，在此一并感谢。本书的出版还得到了美国 MathWorks 公司图书计划的支持，在此表示谢意。 最后但同样重要的，我衷心感谢相濡以沫的妻子杨军教授，她数十年如一日的无私关怀 是我坚持研究、教学与写作工作的巨大动力。感谢女儿薛杨在文稿写作、排版与视频转换中 给出的建议和具体帮助。 薛定宇 2021 年3 月11 日

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