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第1章 绪论 1

1.1 概述 1

1.2 MATLAB的使用方法 1

1.3 创建变量名 2

1.4 变量管理 2

1.5 访问程序与函数文件 3

1.6 命令窗口管理 3

1.7 向命令窗口输人程序和函数 4

1.8 MATLAB的基本语法 4

1.9 关于如何使用MATLAB的一些建议 7

练习 7

附录A MATLAB特殊字符汇总 10

第2章 矩阵与MATLAB 11

2.1 概述 11

2.2 矩阵和向量 11

2.2.1 方阵 11

2.2.2 对角阵 11

2.2.3 列矩阵和行矩阵(向量) 12

2.2.4 矩阵和向量的转置 13

2.3 向量的创建 14

2.4 矩阵的创建 17

2.5 点运算 26

2.6 矩阵的数学运算 30

2.6.1 加法和减法 30

2.6.2 乘法 30

2.6.3 矩阵的逆 41

2.6.4 行列式 41

2.6.5 方程组求解 43

练习 45

第3章 数据的输入与输出 52

3.1 字符串(文字)和注释的输出 52

3.2 用INPUT函数输入数据 56

3.2.1 标量的输入 56

3.2.2 字符串的输入 57

3.2.3 向量的输入 57

3.2.4 矩阵的输入 57

3.3 数据文件的输入与输出 57

练习 59

第4章 程序流程控制 60

4.1 概述 60

4.2 程序流程控制 61

4.2.1 while循环 61

4.2.2 if语句 62

4.2.3 for循环 63

4.2.4 for循环或while循环的提前终止 67

4.2.5 switch语句 67

4.3 程序控制结构的两项应用 68

4.3.1 产生2k的析因表 68

4.3.2 用区域对分法求多个根 70

练习 72

第5章 函数 74

5.1 概述 74

5.1.1 为什么使用函数 74

5.1.2 函数的命名 74

5.1.3 函数的长度 74

5.1.4 函数的调试 75

5.2 函数文件 75

5.2.1 形式#1：输入参数单独标识和单个输出变量 76

5.2.2 形式#2：多个参数作为一个向量输入和单个输出变量 77

5.2.3 形式#3：多个参数作为一个向量输入和多个输出变量 77

5.2.4 两种特殊情况 78

5.3 INLINE 79

5.4 使用FEVAL(函数的函数)创建的函数 79

5.5 使用FEVAL的MATLAB函数 81

5.5.1 零点函数--fzero和roots／poly 81

5.5.2 数值积分函数--quad8、trapz和polyarea 85

5.5.3 求局部极小值的函数--fminbnd 87

5.5.4 常微分方程的数值求解函数--ode45 88

5.5.5 非线性方程的数值求解函数--fsolve 95

5.6 其他MATLAB函数示例 96

5.6.1 多项式拟合--polyfit／polyval 96

5.6.2 插值--interpl 98

5.6.3 用spline实现数据拟合 99

5.6.4数字信号处理--fft和ifft 101

练习 105

第6章 二维图形 116

6.1 概述 116

6.2 基本二维绘图命令 118

6.2.1 画点 118

6.2.2 画线 119

6.2.3 画圆 120

6.2.4 函数相对另一函数的图形绘制 121

6.2.5 曲线族的绘制 122

6.2.6 在一个图形界面中绘制多个函数图形 123

6.3 图形注释和可视化提高 125

6.3.1 坐标轴和曲线的标注、图形标题、图注、文本和其他属性 125

6.3.2 重复曲线：在0≤x≤mΠ范围内绘制cot(x)曲线 131

6.3.3 极坐标图形：声源的远域辐射模式 132

6.3.4 多个图形的绘制：周期脉冲序列和单脉冲的频谱图 134

6.3.5 多条曲线的绘制：钢的槽口敏感性 135

6.3.6 不同y轴的多曲线绘制：plotyy 137

6.3.7 从图形读取数值:ginput 138

6.3.8 使用随机数填充区域 139

练习 140

第7章 三维图形 151

7.1 三维线 151

7.2 曲面 153

练习 169

第8章 机械零件设计 175

8.1 向量、受力和刚体平衡 175

8.2 梁、压杆、轴的应力和偏差 183

8.2.1 静定梁 183

8.2.2 外伸梁 192

8.2.3 柱的屈曲 194

8.2.4 受交变载荷作用的轴 195

8.3 直齿圆柱齿轮的应力 199

8.4 四连杆机构的运动学 207

8.4.1 连杆的位置和速度 207

8.4.2 四连杆机构的综合 210

8.5 凸轮轮廓及其综合 213

8.5.1 凸轮位移 213

8.5.2 表面盘形从动件 215

8.5.3 偏轴滚子从动件 217

8.5.4 凸轮的曲率半径 220

8.6 滑动轴承 220

8.7 PDE工具箱和薄板凹槽处的应力集中系数 224

练习 230

参考文献 239

第9章 动力学与振动 240

9.1 轨迹 240

9.2 单自由度系统 242

9.2.1 概述 242

9.2.2 线性系统的自由振动 243

9.2.3 非线性系统的自由振动 248

9.2.4 线性系统与非线性系统的强迫振动 253

9.2.5 频率响应、阶跃响应及脉冲响应 255

9.3 多自由度系统 259

9.3.1 自由振动 259

9.3.2 强迫振动及减振器 264

9.4 细梁的振动 267

9.4.1 等截面梁 267

9.4.2 变截面梁 274

9.4.3 有附加集中质量的梁 276

练习 280

参考文献 285

附录B 第9.4节用到的beam函数 285

第10章 控制系统 294

10.1 控制系统设计概述 294

10.1.1 控制器设计方法 294

10.1.2 命名和文件约定 295

10.2 MATLAB中系统的描述 295

10.2.1 状态空间模型 296

10.2.2 传递函数描述 301

10.2.3 离散时间模型 303

10.2.4 方框图和仿真工具SIMULIK 304

10.2.5 描述方法的转换 308

10.3 系统响应 308

10.3.1 仿真 309

10.3.2 根据零极点估计系统响应 311

10.4 设计工具 318

10.4.1 设计准则 318

10.4.2 设计方法 321

10.5 设计实例 329

10.5.1 弹性指针的超前-滞后控制 329

10.5.2 磁悬浮系统的HD控制 336

10.5.3 倒置摆的超前控制 341

10.5.4 磁悬浮飞轮的控制 347

练习 354

参考文献 360

第11章 流体力学 362

11.1 流体静力学 362

11.1.1 标准大气压下的压强分布 362

11.1.2 平面闸门的作用力 363

11.2 内部粘性流动 367

11.2.1 不同截面水平管道的层流 367

11.2.2 垂直管道中向下的流动 368

11.2.3 三水库问题 370

11.3 外部流动 372

11.3.1 无限平面上的边界层由静止突然启动 372

11.3.2 勃拉休斯边界层 374

11.3.3 势流 375

练习 381

参考文献 391

第12章 热传导 392

12.1 导热 392

12.1.1 具有表面对流的半无限大平板的瞬态导热 392

12.1.2 具有对流的无限长圆柱体的瞬态导热 393

12.1.3 有热源的一维瞬态导热 394

12.2 壳管式热交换器的外形设计 397

12.3 对流传热 405

12.3.1 平板热边界层--相似解 405

12.3.2 自然对流相似解 409

12.3.3 印刷电路板的温度分布 414

12.4 辐射传热 417

12.4.1 辐射角系数--平行平面上的面积微元到任意矩形 417

12.4.2 平行平面上两个矩形间的角系数 420

12.4.3 具有漫射、灰体壁面的包壳辐射 421

12.4.4 炉内热平板的瞬态热辐射 424

练习 426

参考文献 432

第13章 优化 433

13.1 定义、公式及图解 433

13.1.1 概述 433

13.1.2 图解法 434

13.2 线性规划 436

13.3 非线性规划 437

13.3.1 无约束优化 437

13.3.2 曲线拟合 438

13.3.3 最小二乘法 439

13.4 单目标约束优化 441

13.4.1 单变量约束优化 441

13.4.2 多变量约束优化 442

13.4.3 二次规划 450

13.4.4 半无穷约束优化 450

13.5 多目标优化 454

练习 459

参考文献 468

第14章 工程统计 470

14.1 统计量描述 470

14.2 概率分布 475

14.2.1 离散分布 475

14.2.2 连续分布 477

14.3 置信区间 486

14.4 假设检验 489

14.5 线性回归 492

14.5.1 一元线性回归 492

14.5.2 多元线性回归 495

14.6 试验设计 500

14.6.1 单因素实验：方差分析 500

14.6.2 多因素实验 504

练习 512

参考文献 520