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第1章 MATLAB概述及系统环境 1

1.1 MATLAB概述 1

1.1.1 MATLAB的优点 1

1.1.2 MATLAB桌面环境及入门 2

1.2 MATLAB集成环境 4

1.2.1 MATLAB运行环境 4

1.2.2 MATLAB的安装 8

1.3 初识MATLAB实例 11

1.4 MATLAB常用命令及学习技巧 12

1.5 MATLAB帮助系统 13

1.5.1 命令窗口帮助系统 13

1.5.2 帮助浏览窗口 15

习题1 16

第2章 MATLAB矩阵及其运算 17

2.1 MATLAB的特殊常量 17

2.2 MATLAB变量 17

2.2.1 变量的命名规则 17

2.2.2 变量的定义与赋值 18

2.2.3 变量的显示 19

2.2.4 变量的存取 20

2.2.5 变量的清除 22

2.3 MATLAB数组与矩阵 22

2.3.1 一维数组 22

2.3.2 二维数组（矩阵） 25

2.3.3 字符数组 28

2.3.4 结构数组 30

2.3.5 元胞数组 33

2.3.6 “非数”与“空”数组 35

2.4 矩阵的运算和操作 38

2.4.1 矩阵的算术运算 38

2.4.2 矩阵的关系运算 40

2.4.3 矩阵的逻辑运算 41

2.4.4 矩阵元素的取整、取模和取余 41

2.4.5 矩阵的综合操作 43

2.5 MATLAB矩阵分析与处理 45

2.5.1 矩阵的行列式 45

2.5.2 矩阵的秩与迹 46

2.5.3 矩阵的逆与伪逆 47

2.5.4 线性方程组的求解 48

2.5.5 特征值分析 49

2.5.6 矩阵的范数和条件数 49

习题2 51

实验2 矩阵及运算 52

第3章 MATLAB数据可视化 53

3.1 二维数据可视化 53

3.1.1 基本二维曲线绘制 54

3.1.2 绘图辅助操作 56

3.1.3 多图叠绘、双纵坐标、多子图 61

3.1.4 特殊二维图形绘制 64

3.2 三维数据可视化 67

3.2.1 三维曲线绘制 67

3.2.2 三维网格绘制 69

3.2.3 三维曲面绘制 70

3.2.4 准四维图形绘制 72

3.2.5 其他特殊三维图形 73

3.3 可视化图形修饰 75

3.3.1 图形视角处理 75

3.3.2 图形色彩处理 78

3.3.3 图形光照处理 82

3.3.4 图形裁剪与空间变换 84

3.4 句柄绘图 86

3.4.1 句柄图形体系 87

3.4.2 图形对象句柄的获取 87

3.4.3 对象属性的获取和设置 88

3.4.4 控制图形输出 91

习题3 92

实验3 数据可视化 93

第4章 MATLAB程序设计 94

4.1 M文件 94

4.1.1 M文件的创建、打开和运行 94

4.1.2 M脚本文件 96

4.1.3 M函数文件 96

4.2 MATLAB的结构化程序设计 97

4.2.1 顺序结构 97

4.2.2 条件控制结构 97

4.2.3 循环控制结构 101

4.2.4 其他常用语句 103

4.3 函数 106

4.3.1 函数的创建 106

4.3.2 函数的调用与可调性 108

4.3.3 局部变量与全局变量 111

4.3.4 函数句柄 112

4.4 MATLAB程序的调试 112

4.4.1 程序调试的基本概念 112

4.4.2 M编辑器的程序调试 113

4.4.3 程序的性能优化 114

习题4 114

实验4 程序设计 115

第5章 MATLAB数值计算 116

5.1 线性方程组求解 116

5.1.1 直接求解法 116

5.1.2 迭代法 120

5.2 非线性方程求解 127

5.2.1 非线性方程数值求解基本原理 127

5.2.2 非线性方程求根的MATLAB命令 129

5.2.3 非线性方程数值解法及MATLAB实现 131

5.3 MATLAB数据插值与拟合 135

5.3.1 一维插值 135

5.3.2 二维插值 137

5.3.3 曲线拟合 138

5.4 数值微积分 140

5.4.1 数值微分计算 140

5.4.2 数值积分计算 142

习题5 146

实验5 数值计算 147

第6章 MATLAB符号运算 148

6.1 符号对象的创建 148

6.1.1 符号常量和符号变量 148

6.1.2 符号表达式与符号函数 149

6.1.3 符号矩阵 150

6.2 符号对象的运算 151

6.2.1 符号表达式的基本运算 151

6.2.2 符号矩阵的基本运算 152

6.2.3 其他符号运算 152

6.3 符号函数的微积分应用 155

6.3.1 符号函数的极限与连续性 155

6.3.2 符号函数的微分 157

6.3.3 符号函数的积分 158

6.4 符号级数应用 160

6.4.1 级数求和 160

6.4.2 泰勒级数 160

6.4.3 函数的傅里叶级数展开式 161

6.5 符号积分变换 162

6.5.1 傅里叶变换及其逆变换 162

6.5.2 拉普拉斯变换及其逆变换 162

6.5.3 Z变换及其逆变换 163

6.6 符号方程求解 164

6.6.1 符号代数方程 164

6.6.2 符号常微分方程 165

习题6 166

实验6 符号运算 167

第7章 MATLABGUI设计 168

7.1 GUI基本介绍 168

7.1.1 GUI简介 168

7.1.2 入门示例 169

7.1.3 控件创建 170

7.2 GUI创建 172

7.2.1 菜单设计 172

7.2.2 对话框设计 173

7.2.3 文件管理框 175

7.3 GUI的M文件 176

7.4 GUI实例 177

7.4.1 MATLAB GUI设计步骤 177

7.4.2 设计实例 177

习题7 181

实验7 GUI设计 182

第8章 MATLAB Simulink仿真 183

8.1 Simulink的基本操作 183

8.1.1 Simulink的启动 183

8.1.2 Simulink模型窗口的建立 183

8.2 Simulink模块库与系统仿真 184

8.2.1 Simulink模块库 184

8.2.2 Simulink环境下的仿真运行 186

8.3 Simulink子系统与模块封装 188

8.3.1 Simulink子系统的建立 189

8.3.2 子系统的条件执行 191

8.3.3 Simulink子系统的封装 194

8.4 Simulink仿真实例 197

习题8 199

实验8 Simulink建模与仿真 200

第9章 MATLAB在电路仿真中的应用 202

9.1 MATLAB电路辅助设计与优化 202

9.2 电阻电路 202

9.2.1 电路描述 202

9.2.2 程序结果验证描述 203

9.2.3 Simulink建模 203

9.2.4 线性电阻电路方程的建立 205

9.2.5 电路方程的求解 206

9.2.6 MATLAB程序结构设计 207

9.2.7 测试 208

9.3 动态电路的时域分析 211

9.3.1 一阶零输入响应 211

9.3.2 二阶零输入响应 213

9.3.3 单位阶跃响应 215

9.4 动态电路的频率响应 216

9.4.1 一阶低通电路的频率响应 216

9.4.2 二阶低通响应 217

9.4.3 频率响应：二阶带通电路 218

9.4.4 复杂谐振电路的计算 219

9.5 MATLAB电路仿真实例 220

9.5.1 仿真实例1 对电路电阻的分析 220

9.5.2 仿真实例2 用MATLAB的M文件设计巴特沃斯滤波器 221

9.5.3 仿真实例3 信号的分解 223

9.5.4 仿真实例4 信号的合成 224

习题9 226

实验9 MATLAB在电路仿真中的应用 226

第10章 MATLAB在数字信号处理中的应用 227

10.1 信号的MATLAB表示与描述 227

10.1.1 离散信号的MATLAB表示 227

10.1.2 信号序列的产生 229

10.2 MATLAB数字信号处理基础 232

10.2.1 信号基本运算 232

10.2.2 信号的卷积 235

10.2.3 信号的相关 236

10.3 信号的频域分析 237

10.3.1 傅里叶级数分析 237

10.3.2 离散傅里叶变换 238

10.3.3 快速傅里叶变换 239

10.3.4 信号窗函数 242

10.4 其他数字信号分析方法 244

10.4.1 离散余弦变换 244

10.4.2 希尔伯特变换 246

10.4.3 倒谱分析 247

10.5 数字滤波器设计 249

10.5.1 数字滤波器基本原理与分类 249

10.5.2 IIR滤波器设计及MALTAB实现 250

10.5.3 FIR滤波器设计及MATLAB实现 255

习题10 258

实验10 MATLAB在数字信号处理中的应用 259

第11章 MATLAB在数字图像处理中的应用 260

11.1 图像基本操作 260

11.1.1 图像的读取和显示 260

11.1.2 图像的基本运算 261

11.1.3 图像数据的保存 263

11.2 图像灰度变换 263

11.2.1 常用灰度变换函数 263

11.2.2 线性灰度变换和非线性灰度变换 264

11.2.3 直方图均衡化 265

11.3 滤波处理 266

11.3.1 空间滤波 267

11.3.2 频域滤波 269

11.4 形态学处理 271

11.4.1 膨胀与腐蚀 271

11.4.2 开运算与闭运算 274

11.5 图像分割 276

11.5.1 边缘检测 276

11.5.2 阈值处理 277

11.5.3 区域生长 278

习题11 282

实验11 数字图像处理 282

第12章 MATLAB在电磁场与电磁波中的应用 283

12.1 矢量分析 283

12.1.1 矢量基本运算 283

12.1.2 梯度、散度和旋度的计算 285

12.1.3 场的可视化 287

12.2 电磁场的计算与仿真 288

12.2.1 静电场的计算与仿真 288

12.2.2 恒定磁场的计算与仿真 290

12.3 电磁波的计算与仿真 294

12.3.1 电磁波的合成计算与仿真 294

12.3.2 电磁波驻波的模拟 295

12.3.3 光的多缝衍射模拟 296

12.3.4 电磁波的极化模拟 297

12.3.5 电磁波传播的模拟 300

习题12 303

实验12 矢量计算与电磁仿真 304

参考文献 305