MATLAB程序设计与应用PDF电子书下载

第1章 MATLAB系统环境 3

1.1 MATLAB概貌 3

1.1.1 MATLAB的发展 3

基础篇 3

1.1.2 MATLAB的主要功能 4

1.1.3 MATLAB功能演示 5

1.2 MATLAB环境的准备 7

1.2.1 MATLAB的安装 7

1.2.2 MATLAB的启动与退出 8

1.3 MATLAB操作界面 9

1.3.1　主窗口 9

1.3.2　命令窗口 9

1.3.3　工作空间窗口 10

1.3.4　当前目录窗口和搜索路径 11

1.4 MATLAB帮助系统 13

1.3.5　命令历史记录窗口 13

1.3.6　Start菜单 13

1.4.1　帮助命令 14

1.4.2　帮助窗口 15

1.4.3　演示系统 15

习题一 16

第2章 MATLAB数据及其运算 17

2.1 MATLAB数据的特点 17

2.2　变量及其操作 17

2.2.1　变量与赋值 17

2.2.2　变量的管理 19

2.2.3　数据的输出格式 20

2.3 MATLAB矩阵的表示 21

2.3.1　矩阵的建立 21

2.3.3　矩阵的拆分 23

2.3.2　冒号表达式 23

2.4 MATLAB数据的运算 26

2.4.1　算术运算 26

2.4.2　关系运算 30

2.4.3　逻辑运算 31

2.5 字符串 33

2.6　结构数据和单元数据 34

2.6.1　结构数据 34

2.6.2　单元数据 36

习题二 37

第3章 MATLAB矩阵分析与处理 39

3.1　特殊矩阵 39

3.1.1　通用的特殊矩阵 39

3.1.2　用于专门学科的特殊矩阵 40

3.2.1　对角阵与三角阵 43

3.2　矩阵结构变换 43

3.2.2　矩阵的转置与旋转 45

3.3　矩阵求逆与线性方程组求解 46

3.3.1　矩阵的逆与伪逆 46

3.3.2　用矩阵求逆方法求解线性方程组 47

3.4　矩阵求值 48

3.4.1　方阵的行列式值 48

3.4.3　向量和矩阵的范数 49

3.4.2　矩阵的秩与迹 49

3.4.4　矩阵的条件数 51

3.5　矩阵的特征值与特征向量 52

3.6　矩阵的超越函数 53

习题三 55

第4章 MATLAB程序设计 56

4.1　M文件 56

4.1.1　M文件的分类 56

4.1.2　M文件的建立与打开 57

4.2　程序控制结构 58

4.2.1　顺序结构 59

4.2.2　选择结构 60

4.2.3　循环结构 65

4.3 函数文件 71

4.3.1　函数文件的基本结构 71

4.3.2　函数调用 73

4.3.3　函数参数的可调性 75

4.3.4　全局变量与局部变量 76

4.4　程序调试 77

4.4.1　程序调试概述 77

4.4.2　MATLAB调试菜单 78

4.4.3　调试命令 80

习题四 81

5.1.1　绘制二维曲线的基本函数 83

5.1 二维图形 83

第5章　MATLAB绘图 83

5.1.2　绘制图形的辅助操作 88

5.1.3　绘制二维图形的其他函数 94

5.2 三维图形 98

5.2.1　绘制三维曲线的基本函数 98

5.2.2　三维曲面 99

5.2.3　其他三维图形 106

5.3　三维图形的精细处理 108

5.3.1　视点处理 108

5.3.2　色彩处理 109

5.3.3　图形的裁剪处理 111

5.4　隐函数绘图 112

5.5　低层绘图操作 114

5.5.1　图形对象及其句柄 114

5.5.2　图形对象属性 116

5.5.3　图形对象的创建 118

5.6　光照和材质处理 130

5.6.1　光照处理 130

5.6.2　材质处理 132

5.7　图像显示与动画制作 134

5.7.1　图像显示 134

5.7.2　动画制作 135

习题五 137

第6章　MATLAB数值计算 139

6.1　数据处理与多项式计算 139

6.1.1　数据统计与分析 139

6.1.2　数据插值 146

6.1.3　曲线拟合 150

6.1.4　多项式计算 151

6.2　数值微积分 155

6.2.1　数值微分 155

6.2.2　数值积分 157

6.3 离散傅里叶变换 160

6.3.1　离散傅里叶变换算法简述 160

6.3.2　离散傅里叶变换的实现 161

6.4　线性方程组求解 163

6.4.1　直接解法 163

6.4.2　迭代解法 169

6.4.3　求线性方程组的通解 172

6.5　非线性方程与最优化问题求解 174

6.5.1　非线性方程数值求解 175

6.5.2　无约束最优化问题求解 177

6.5.3　有约束最优化问题求解 178

6.6　常微分方程的数值求解 179

6.6.1　龙格－库塔法简介 180

6.6.2　龙格－库塔法的实现 180

6.7.1　矩阵存储方式 183

6.7.2　稀疏存储方式的产生 183

6.7　稀疏矩阵 183

6.7.3　稀疏矩阵应用举例 187

习题六 189

第7章　MATLAB符号计算 192

7.1　符号计算基础 192

7.1.1　符号对象 192

7.1.2　基本的符号运算 194

7.1.3　符号表达式中变量的确定 198

7.1.4　符号矩阵 199

7.2　符号函数及其应用 201

7.2.1　符号函数的极限 201

7.2.2　符号函数求导及其应用 202

7.3　符号积分 204

7.3.1　符号函数的不定积分 204

7.3.2　符号函数的定积分 205

7.3.3　积分变换 206

7.4　级数 208

7.4.1　级数的符号求和 208

7.4.2　函数的泰勒级数 209

7.5　符号方程求解 209

7.5.1　符号代数方程求解 209

7.5.2　符号常微分方程求解 211

习题七 212

应用篇 217

第8章 MATLAB图形用户界面设计 217

8.1　菜单设计 217

8.1.1　建立用户菜单 217

8.1.2　菜单对象常用属性 218

8.1.3　快捷菜单 220

8.2.1　对话框的控件 221

8.2.2　对话框的设计 221

8.2　对话框设计 221

8.3　可视化图形用户界面设计 230

8.3.1 图形用户界面设计窗口 231

8.3.2　可视化设计工具 232

8.3.3　可视化设计应用实例 236

习题八 239

第9章 MATLAB Notebook的使用 240

9.1　Notebook的安装与启动 240

9.1.1 Notebook的安装 240

9.1.2 Notebook的启动 241

9.1.3 Notebook界面 241

9.2　单元的定义与执行 242

9.2.1　输入／输出单元 243

9.2.2 自动初始化单元及其应用 244

9.2.3　单元组及其应用 244

9.2.4　计算区的定义与执行 246

9.2.5　单元的其他操作 247

9.3　输出格式控制 248

9.3.1　输出数据格式控制 249

9.3.2　输出图形格式控制 249

9.3.3　修改M-book模板的样式 250

习题九 250

第10章 MATLAB Simulink仿真软件 251

10.1 Simulink操作基础 251

10.1.1 Simulink简介 251

10.1.2 Simulink的启动与退出 252

10.2　系统仿真模型 253

10.2.1　Simulink仿真模型概述 253

10.2.2　模块的编辑 254

10.2.3　模块的连接 255

10.2.4　模块的参数和属性设置 256

10.2.5　Simulink的几类基本模块 259

10.3.1　设置仿真参数 265

10.3 系统的仿真 265

10.3.2　启动系统仿真与仿真结果分析 270

10.3.3　系统仿真实例 275

10.4　使用命令操作对系统进行仿真 279

10.5　子系统及其封装技术 283

10.5.1　子系统的建立 283

10.5.2　子系统的条件执行 284

10.5.3　子系统的封装 288

10.6　S函数的设计与应用 294

10.6.1　用MATLAB语言编写S函数 294

10.6.2　S函数的应用 297

习题十 302

第11章 MATLAB外部程序接口技术 303

11.1 MATLAB数据接口 303

11.1.1　通用文件I/O操作 303

11.1.2　低级文件I/O操作 304

11.1.3　MAT文件及其应用 311

11.2 MATLAB编译器 315

11.2.1　MATLAB编译器的配置 316

11.2.2　编译指令mcc 316

11.3 MATLAB计算引擎 319

11.3.1 MATLAB DDE服务器与引擎库 319

11.3.2 C语言MATLAB计算引擎 319

11.3.3 FORTRAN语言MATLAB计算引擎 324

11.4　MEX动态链接函数接口 325

11.4.1 MEX函数 326

11.4.2 C语言MEX文件的建立 327

11.4.3　FORTRAN语言MEX文件的建立 330

习题十一 332

12.1.2　应用实例 334

12.1.1　概述 334

12.1　MATLAB在电路分析中的应用 334

第12章 MATLAB的应用 334

12.2 MATLAB在控制系统分析中的应用 338

12.2.1　概述 338

12.2.2　应用实例 338

12.3 MATLAB在数学建模中的应用 340

12.3.1　概述 340

12.3.2　应用实例 341

12.4 MATLAB在力学及工程结构分析中的应用 346

12.4.1　概述 346

12.4.2　应用实例 346

12.5　MATLAB在优化设计中的应用 354

12.5.1　概述 354

12.5.2　应用实例 354

实验要求 359

实验篇 359

实验一 MATLAB运算基础 360

实验二 MATLAB矩阵分析与处理 362

实验三　选择结构程序设计 363

实验四　循环结构程序设计 364

实验五　函数文件 365

实验六 高层绘图操作 366

实验七　低层绘图操作 367

实验八　数据处理与多项式计算 368

实验九 数值微积分与方程数值求解 370

实验十 符号计算基础与符号微积分 372

实验十一　级数与方程符号求解 373

实验十二　菜单与对话框设计 374

实验十三 Simulink的应用 375

实验十四 外部程序接口 377

实验十五　综合实验 378

参考文献 380