前　言

PREFACE

科学运算问题是每个理工科学生和科技工作者在课程学习、科学研究与工程

实践中常常会遇到的问题，不容回避。对于非纯数学专业的学生和研究者而言，从

底层全面学习数学相关问题的求解方法并非一件简单的事情，也不易得出复杂问

题的解。因此，利用当前最先进的计算机工具，高效、准确、创造性地求解科学运算

问题是一种行之有效的方法，尤其能够满足理工科人士的需求。

作者曾试图在同一部著作中叙述各个数学分支典型问题的直接求解方法，通

过清华大学出版社出版了《高等应用数学问题的MATLAB 求解》。该书从2004 年

出版之后多次重印再版，并于2018 年出版了第4 版，还配套发布了全新的MOOC

课程? ，2020 年发布了英文版的MOOC 课程- ，一直受到广泛的关注与欢迎。首次

MOOC 开课的选课人数接近14000 人，教材内容也被数万篇期刊文章和学位论文

引用。

从作者首次使用MATLAB 语言算起，已经有30 多年的时间了，通过相关领域

的研究、思考与一线教学实践，积累了大量的实践经验资料。这些不可能在一部著

作中全部介绍，所以通过清华大学出版社策划，作者编写了这套“薛定宇教授大讲

堂”系列著作，系统深入地介绍基于MATLAB 语言与工具的科学运算问题的求解

方法。本系列著作的英文版在德国De Gruyter 出版社同步出版。

本系列著作不是原来版本的简单改版，而是通过十余年的经验和资料积累，全

面贯穿“再认识”的思想写作而成，深度融合科学运算数学知识与基于MATLAB

的直接求解方法与技巧，力图更好地诠释计算机工具在每个数学分支中的作用，帮

助读者用不同的思维与视角了解、学习工程数学问题的求解方法，创造性地得出问

题的解。

本系列著作卷I 可以作为学习MATLAB 入门知识的教材与参考书，也为读者

? MOOC 网址：https://www.icourse163.org/learn/NEU-1002660001

- MOOC 网址：https://www.icourse163.org/course/NEU1-1458222170

·ii· 薛定宇教授大讲堂（卷VI）：Simulink 建模与仿真

深入学习与熟练掌握MATLAB 语言编程技巧，深度理解科学运算领域MATLAB

的应用奠定坚实的基础。后续每卷对应一个数学专题或一门数学课程进行展开。全

套系列著作的写作贯穿“计算思维”的思想，深度探讨数学专题的问题求解方法。

本系列著作既适合于学完相应的数学课程之后，深入学习利用计算机工具的科学

运算问题的求解方法与技巧，也可作为相应数学课程同步学习的伴侣，在学习相应

课程理论知识的同时，侧重学习基于计算机的数学问题的求解方法，从另一个角度

观察、审视数学课程所学的内容，扩大知识面，更好地学习、理解和实践相应的数学

课程。

本书是系列著作的卷VI。本书系统介绍基于MATLAB 与Simulink 的各种系

统的仿真方法。首先介绍Simulink 的常用模块与常用界面使用方法，然后介绍各种

微分方程的框图求解方法。对线性系统而言，介绍一般的仿真框架并给出非零初值

传递函数的一般仿真方法。对非线性系统而言，构造了通用的静态非线性模块，并

介绍Simulink 模型的近似方法。本书还介绍了子系统与模块封装、基于命令的建模

与仿真方法等技术。特别探讨了将Simulink 仿真与数值最优化技术有机结合的方

法，解决一些传统方法无法解决的问题。本书还专门介绍了多媒体信息的处理与仿

真、工程与非工程系统仿真等应用问题。

值此系列著作付梓之际，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。

薛定宇

2020 年10 月