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第1章 MATLAB建模基础 1

1.1 MATLAB简介 1

1.1.1 MATLAB的安装 1

1.1.2 MATLAB通用命令 4

1.1.3 MATLAB应用窗口简介 5

1.2 MATLAB数学建模概述 8

1.2.1 建模方法和基本步骤 8

1.2.2 建模的意义 9

1.2.3 数学模型的特点 10

1.2.4 数学模型的分类 10

1.3 数学建模函数及应用 11

1.3.1 数学建模基本函数 11

1.3.2 数学建模应用 13

1.4 MATLAB外部接口 14

1.4.1 数据文件 14

1.4.2 MATLAB和Word的混合使用 25

1.4.3 MATLAB和Excel的混合使用 30

1.5 本章小结 35

1.6 习题 36

第2章 MATLAB数值与符号计算 37

2.1 数据类型 37

2.1.1 字符串类型 37

2.1.2 数值类型 44

2.1.3 函数句柄 46

2.1.4 逻辑类型 47

2.1.5 结构类型 49

2.1.6 细胞数组类型 54

2.2 数组 59

2.2.1 数组的创建 59

2.2.2 数组操作 60

2.3 矩阵 65

2.3.1 矩阵的创建 65

2.3.2 矩阵运算 67

2.3.3 稀疏矩阵及其运算 69

2.4 多项式 70

2.4.1 多项式的创建和操作 70

2.4.2 多项式运算 71

2.5 符号运算 73

2.5.1 符号对象的创建 73

2.5.2 符号运算中的运算符 74

2.5.3 符号运算的精度 74

2.6 符号表达式运算 76

2.6.1 数值转换 76

2.6.2 变量替换 76

2.6.3 化简与格式化 77

2.7 符号矩阵的计算 79

2.7.1 基本算术运算 79

2.7.2 线性代数运算 79

2.8 本章小结 81

2.9 习题 81

第3章 MATLAB程序设计 83

3.1 M文件概述 83

3.1.1 M文件的创建与打开 83

3.1.2 M文件的基本内容 84

3.1.3 M文件的保存与调用 86

3.2 M文件的分类 87

3.2.1 脚本文件 87

3.2.2 函数文件 89

3.2.3 P码文件 90

3.3 函数类型 92

3.3.1 主函数 92

3.3.2 子函数 92

3.3.3 私有函数 93

3.3.4 嵌套函数 93

3.3.5 重载函数 96

3.4 程序流程控制 96

3.4.1 顺序结构 96

3.4.2 分支结构 98

3.4.3 循环结构 101

3.4.4 其他流程控制结构 102

3.5 M文件调试 111

3.5.1 M文件出错信息 112

3.5.2 M文件调试方法 112

3.6 本章小结 120

3.7 习题 120

第4章 图形图像 121

4.1 二维图形 121

4.1.1 基本绘图函数 121

4.1.2 特殊函数 126

4.2 三维图形 130

4.2.1 基本绘图函数 130

4.2.2 特殊函数 133

4.3 图形处理技术 137

4.3.1 坐标轴调整 137

4.3.2 图注及其他文字标示 141

4.3.3 颜色控制 142

4.3.4 图形控制 143

4.3.5 网格控制 144

4.3.6 图形窗口的分割 145

4.4 图形窗口的创建与控制 145

4.4.1 图形窗口的创建 145

4.4.2 图形窗口的常用属性 146

4.5 图形文件操作 149

4.5.1 图形文件的保存和打开 149

4.5.2 图形文件的导出 150

4.6 图像文件操作 150

4.6.1 图像文件的打开和保存 150

4.6.2 图像文件的读取和显示 151

4.7 图像分析 153

4.7.1 像素及其处理 154

4.7.2 常用函数 156

4.8 本章小结 160

4.9 习题 160

第5章 Simulink建模与仿真 161

5.1 Simulink简介 161

5.1.1 Simulink工作窗口 161

5.1.2 Simulink建模原理 164

5.2 Simulink建模的基本步骤 165

5.2.1 创建模型 165

5.2.2 模块操作 166

5.2.3 仿真参数的配置 171

5.3 模型的运行及调试 174

5.3.1 过零检测和代数环 174

5.3.2 运行 175

5.3.3 调试 176

5.4 子系统及其封装 178

5.4.1 子系统的创建 178

5.4.2 子系统的封装 180

5.5 S-函数 184

5.5.1 S-函数的基本概念 184

5.5.2 S-函数的工作原理 185

5.5.3 S-函数模板 185

5.5.4 创建S-函数 187

5.6 建模与仿真分析实例 190

5.6.1 简单连续系统的建模与仿真 190

5.6.2 简单离散系统的建模与仿真 192

5.7 本章小结 194

5.8 习题 194

第6章 科学计算 195

6.1 方程求解 195

6.1.1 线性方程组求解 195

6.1.2 非线性方程（组）求解 199

6.1.3 常微分方程求解 202

6.2 数据统计处理 207

6.2.1 随机数 207

6.2.2 最大值和最小值 208

6.2.3 求和与求积 210

6.2.4 平均值和中值 210

6.2.5 标准差和方差 211

6.2.6 协方差和相关系数 211

6.2.7 排序 212

6.3 常用数据插值方法 213

6.3.1 一维插值 213

6.3.2 二维插值 218

6.3.3 三维插值 220

6.3.4 样条插值 222

6.3.5 拉格朗日插值 223

6.4 常用数据拟合方法 224

6.4.1 多项式拟合 224

6.4.2 正交最小二乘拟合 226

6.4.3 曲线拟合工具箱 228

6.5 本章小结 231

6.6 习题 231

第7章 通信系统建模与仿真 232

7.1 通信系统概述 232

7.1.1 通信系统的组成 232

7.1.2 通信系统的分类 233

7.1.3 通信系统模型的分类 233

7.2 通信系统建模 235

7.2.1 信源编码与信源译码 235

7.2.2 调制与解调分析 239

7.2.3 通信系统主要的性能指标 242

7.3 通信系统仿真 242

7.3.1 通信系统仿真的相关概念 243

7.3.2 滤波器的模型分析 243

7.3.3 仿真数据的处理 247

7.4 模拟和数字通信系统的建模与仿真 250

7.4.1 通信系统基本模型分析 250

7.4.2 模拟通信系统的建模与仿真分析 251

7.4.3 数字通信系统的建模与仿真分析 253

7.5 本章小结 257

7.6 习题 257

第8章 自动控制系统建模与仿真 258

8.1 自动控制系统概述 258

8.1.1 自动控制系统的基本形式及特点 258

8.1.2 自动控制系统的分类 259

8.1.3 自动控制系统的标准及评价 259

8.2 基于MATLAB的自动控制系统数学建模 260

8.2.1 自动控制系统的传递函数模型 260

8.2.2 自动控制系统的零极点函数模型 262

8.2.3 自动控制系统的状态空间函数模型 264

8.2.4 系统模型之间的转换 267

8.3 自动控制系统的稳定性分析 268

8.3.1 MATLAB直接判定 268

8.3.2 MATLAB图形化判定 270

8.3.3 稳定性判定 271

8.4 自动控制系统的时域分析 275

8.4.1 典型输入信号 275

8.4.2 动态性能指标 276

8.4.3 稳态性能指标 278

8.4.4 MATLAB时域响应仿真的典型函数应用 280

8.5 本章小结 282

8.6 习题 282

第9章 蚁群算法建模与仿真 283

9.1 蚁群算法简介 283

9.1.1 蚁群算法的基本原理 283

9.1.2 蚁群智能 284

9.1.3 蚁群基本习性 285

9.1.4 群体迷失现象 286

9.1.5 问题空间的描述 287

9.2 蚁群算法的数学模型分析 287

9.2.1 蚁群算法基本数学模型简介 288

9.2.2 蚁群算法的数学模型建模 290

9.2.3 蚁群算法的实现步骤 291

9.2.4 蚁群算法的MATLAB验证 293

9.3 旅行商问题的蚁群算法建模求解 295

9.3.1 问题描述与算法思想 296

9.3.2 实现过程 297

9.3.3 算法验证及结论 301

9.4 本章小结 302

9.5 习题 302

第10章 神经网络建模与仿真 303

10.1 神经网络概述 303

10.1.1 生物意义上的神经元 303

10.1.2 神经网络研究现状 304

10.2 人工神经网络结构 304

10.2.1 神经网络的基本功能与特征 304

10.2.2 神经网络的数学建模 305

10.2.3 人工神经网络的典型结构 307

10.3 人工神经网络的学习方式和规则 308

10.3.1 人工神经网络的运作过程 308

10.3.2 基本的神经网络学习规则 309

10.4 BP神经网络设计与仿真 311

10.4.1 BP神经网络的MATLAB实现 311

10.4.2 BP神经网络算法实例 317

10.5 本章小结 320

10.6 习题 320