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第1章 MATLAB入门 1

1.1 MATLAB的历史背景 1

1.1.1 什么是MATLAB 1

1.1.2 MATLAB的发展历程 1

1.1.3 MATLAB语言的特点 2

1.1.4 MATLAB组成 8

1.1.5 MATLAB R2009的新特点与涵盖 10

1.2 MATLAB的安装和激活 11

1.3 MATLAB的运行环境 17

1.3.1 MATLAB的命令窗口 17

1.3.2 MATLAB程序编辑器 19

1.3.3 MATLAB的工作空间 20

1.3.4 MATLAB的历史窗口 22

1.3.5 MATLAB的目录浏览器窗口 22

1.4 MATLAB的在线帮助 25

1.4.1 在MATLAB命令窗口获得帮助信息 25

1.4.2 直接由帮助菜单获得帮助信息 31

1.5 MATLAB与其他数学软件的关系 32

1.5.1 Maple简介 32

1.5.2 Mathematica简介 33

1.5.3 Mathcad简介 33

第2章 MATLAB的基本元素与数据类型 34

2.1 常量与变量 34

2.1.1 数字量 34

2.1.2 字符量 35

2.1.3 变量的基本规则和类型 35

2.2 关键字 37

2.3 运算符 38

2.3.1 关系运算符与逻辑运算符 38

2.3.2 运算符优先级 40

2.3.3 运算符函数 40

2.3.4 运算符示例 41

2.4 数字型 41

2.4.1 整数 41

2.4.2 浮点数 42

2.4.3 复数 45

2.5 字符与字串 46

2.5.1 字符数组 46

2.5.2 字串比较 50

2.6 逻辑型 54

2.6.1 逻辑数组的建立 54

2.6.2 逻辑数组的使用 55

2.7 日期和时间型 56

2.7.1 日期格式的类型 56

2.7.2 转换日期格式 58

2.8 元胞数组 60

2.8.1 元胞数组的创建 60

2.8.2 元胞数组的缩扩与重组 61

2.8.3 元胞数组的转换 63

2.9 结构数组 65

2.9.1 结构数组的创建 65

2.9.2 结构数组与元胞数组的转换 67

第3章 数组与矩阵 71

3.1 矩阵的表示 71

3.1.1 矩阵的建立 71

3.1.2 冒号表达式 72

3.1.3 矩阵的拆分 72

3.2 特殊矩阵 75

3.2.1 通用的特殊矩阵 75

3.2.2 专门特殊矩阵 77

3.3 矩阵运算 80

3.3.1 矩阵加、减运算 80

3.3.2 矩阵乘法运算 80

3.3.3 矩阵除法运算 81

3.3.4 矩阵转置与旋转 83

3.3.5 矩阵乘方运算 83

3.4 多维数组 85

3.4.1 多维数组的创建 85

3.4.2 多维数组的标识 87

3.5 矩阵的求值运算 87

3.5.1 方阵的行列式值 87

3.5.2 矩阵的秩与迹 88

3.5.3 向量和矩阵的范数 88

3.5.4 矩阵的条件数 90

3.6 矩阵的特征参数运算 91

3.7 稀疏矩阵及应用 92

3.7.1 稀疏矩阵函数 92

3.7.2 稀疏矩阵的应用 93

3.8 矩阵的分解 94

3.8.1 LU分解 95

3.8.2 奇异值分解 96

3.8.3 Cholesky分解 98

3.8.4 OR分解 99

3.8.5 Schur分解 100

3.8.6 EIG分解 101

3.8.7 矩阵的Kronecker乘积 101

3.8.8 矩阵的超越函数 102

第4章 MATLAB的程序 105

4.1 程序控制结构 105

4.1.1 顺序结构 105

4.1.2 选择结构 106

4.1.3 循环结构 110

4.2 程序的流程控制 115

4.2.1 continue命令 115

4.2.2 break命令 115

4.2.3 return命令 116

4.3 M文件 117

4.3.1 M文件简介 117

4.3.2 M文件的分类 119

4.4 函数文件 127

4.4.1 全局变量与局部变量 127

4.4.2 函数的调用和变量传递 128

4.4.3 Shell函数 134

4.4.4 程序的优化 134

4.5 错误和异常处理 138

4.5.1 异常处理 138

4.5.2 错误报告 139

第5章 MATLAB的图形绘制 141

5.1 图形制作概述 141

5.2 二维基本作图命令 142

5.2.1 图形窗口的创建与控制 142

5.2.2 多个子图窗口的创建 142

5.2.3 直角坐标下的作图 143

5.3 图形格式的设定 144

5.3.1 线型、颜色与数据点图标 144

5.3.2 设置坐标轴和文字标注 145

5.4 三维图形的绘制 147

5.4.1 基本绘图命令 147

5.4.2 网格曲面的绘制命令 148

5.4.3 阴影曲线绘制命令 151

5.4.4 带有等高线的阴影曲面绘制 153

5.4.5 球面图 154

5.5 特殊二维图形的绘制 154

5.5.1 条形图的类型 155

5.5.2 区域图的绘制 156

5.5.3 饼图的绘制 158

5.5.4 阶梯图 160

5.5.5 罗盘图 161

5.5.6 羽状图 162

5.5.7 箭头图 163

5.5.8 极坐标系下轮廓图的显示 164

5.6 符号函数的图形命令 166

5.7 交互式图形的绘制 171

5.8 动画的绘制 172

5.8.1 电影动画 172

5.8.2 程序动画 174

5.9 照相机调整 176

5.9.1 定义照相机及命令 176

5.9.2 应用示例 176

第6章 MATLAB的科学计算 180

6.1 多项式运算 180

6.1.1 多项式的生成和表达 180

6.1.2 多项式的乘除 181

6.1.3 多项式的求导 182

6.1.4 多项式的求根 183

6.2 数据插值与数据拟合 185

6.2.1 一维数据的插值 185

6.2.2 二维网格数据的插值 188

6.2.3 二维一般分布的数据插值 190

6.2.4 曲线拟合 194

6.3 数值积分 198

6.3.1 一元函数的数值积分 198

6.3.2 二元函数的数值积分 200

6.4 数值微分 201

6.4.1 差商与数值微分 201

6.4.2 数值微分的实现 202

6.5 方程的解与最优化问题 203

6.5.1 线性方程的求解 203

6.5.2 非线性方程的解 205

6.5.3 非线性方程组的解 205

6.5.4 无约束最优化问题 206

6.5.5 有约束最优化问题 211

第7章 符号计算 216

7.1 符号计算基础 216

7.1.1 符号对象 216

7.1.2 符号的基本运算 219

7.1.3 确定符号变量的表达式 223

7.2 符号的精确控制 223

7.3 符号矩阵 226

7.3.1 用sym函数直接创建矩阵 226

7.3.2 用类似创建普通数值矩阵的方法创建矩阵 226

7.3.3 由数值矩阵转化为符号矩阵 227

7.3.4 用矩阵元素的通式创建符号矩阵 228

7.4 符号对象的操作和转换 230

7.5 符号函数的可视化 233

7.6 符号求解方程 236

7.6.1 符号求解代数方程 236

7.6.2 符号求解微分方程 239

7.7 函数计算器与泰勒计算器的使用 241

7.7.1 函数计算器的使用 242

7.7.2 泰勒计算器的使用 245

7.8 maple函数 246

7.8.1 maple内核访问函数 247

7.8.2 maple函数的帮助命令及mfun 248

第8章 MATLAB在工程数学中的应用 252

8.1 函数的级数展开与级数求和 252

8.1.1 Taylor幂级数展开 252

8.1.2 Fourier级数展开 255

8.1.3 级数求和的计算 258

8.2 傅里叶变换 260

8.2.1 傅里叶变换及其逆变换 260

8.2.2 离散傅里叶变换 262

8.3 拉普拉斯变换及Z变换 265

8.3.1 拉普拉斯变换及其逆变换 265

8.3.2 拉普拉斯变换法求解微分方程 267

8.3.3 Z变换及其逆变换 268

8.3.4 Z变换在工程中的应用 270

8.4 反函数和复合函数 272

8.4.1 求反函数 272

8.4.2 求复合函数 273

8.5 MATLAB在高等数学中的应用 274

8.5.1 基本函数 275

8.5.2 极限 277

8.6 复变函数求解应用 278

8.6.1 复数表示及基本运算 279

8.6.2 复数的基本函数 281

8.6.3 复变函数的极限和微积分运算 282

8.6.4 复变函数的级数 285

8.6.5 复变函数的留数计算 285

第9章 创建用户图形界面 287

9.1 句柄图形的概述 287

9.2 对象操作 287

9.2.1 创建图形对象 287

9.2.2 属性值查询与设置 289

9.2.3 默认属性值 291

9.2.4 对象操作示例 293

9.3 uimenu菜单及设计 295

9.3.1 菜单建立 295

9.3.2 回调属性 297

9.3.3 菜单快捷键 299

9.3.4 菜单的外观 300

9.3.5 制作快捷菜单示例 304

9.4 对话框设计 305

9.4.1 公共对话框 305

9.4.2 一般对话框 310

9.5 用户控件的制作 315

第10章 Simulink建模与仿真 322

10.1 典型控制系统的建模与仿真 322

10.1.1 控制系统的建模 322

10.1.2 仿真参数的设置 328

10.2 子系统及其封装技术 335

10.2.1 子系统的建立 335

10.2.2 子系统的条件执行 337

10.2.3 子系统的封装 340

10.3 S函数建模与仿真 345

10.3.1 S函数概述 345

10.3.2 S函数的工作原理 347

10.3.3 利用M文件编写S函数 348

第11章 MATLAB的应用 357

11.1 MATLAB在优化中的应用 357

11.1.1 优化设计的简述 357

11.1.2 MATLAB在优化中的应用示例 357

11.2 MATLAB的程序接口应用 360

11.2.1 MEX文件 360

11.2.2 MAT文件 364

11.2.3 MATLAB计算引擎 368

11.3 MATLAB在信号中的应用 371

11.3.1 MATLAB实现信号变换 372

11.3.2 MATLAB实现数字滤波器 374

11.3.3 MATLAB的功率谱估计 375

11.3.4 MATLAB在信号中的应用示例 377

11.4 MATLAB在数学建模中的应用 379

11.4.1 数学建模概述 379

11.4.2 MATLAB在数学建模中的应用示例 380

11.5 MATLAB在控制工程中的应用 386

11.5.1 控制系统建模与分析 386

11.5.2 Kalman滤波器 387

11.5.3 Bode图滞后-超前校正设计 388

11.5.4 PID控制器设计 393

11.6 MATLAB在模糊控制系统中的应用 396

11.6.1 几个MATLAB命令行函数使用 397

11.6.2 MATLAB模糊控制系统的应用示例 407

参考文献 411