MATLAB程序设计与工程应用PDF电子书下载

第1章MATLAB的工作环境 1

1.1 MATLAB的概述 1

1.1.1 MATLAB的产生与发展 1

1.1.2 MATLAB的优点 2

1.2 MATLAB的安装与激活 3

1.3 MALAB的运行环境 7

1.3.1 MATLAB的启动和退出 7

1.3.2 MATLAB的主菜单及功能 8

1.3.3 MATLAB的命令窗口 12

1.3.4 MATLAB的工作空间 14

1.3.5 MATLAB的文件管理 16

1.3.6 MATLAB的路径窗口 16

1.4 MATLAB的帮助系统 17

1.4.1常用帮助命令 17

1.4.2联机帮助 20

1.5 MATLAB中常用的命令、函数和常数 22

1.5.1常用命令 22

1.5.2常用函数 23

1.5.3特殊变量和常数 25

第2章MATLAB的基础 27

2.1 MATLAB的变量 27

2.1.1变量 27

2.1.2 MATLAB的预定义变量 27

2.1.3变量命名与赋值语句 28

2.1.4内存变量的删除与修改 28

2.1.5变量类型 29

2.2运算符 30

2.2.1算术运算符 30

2.2.2关系运算符 31

2.2.3逻辑运算符 31

2.3数值的计算功能 32

2.3.1矩阵的生成 32

2.3.2矩阵的基本运算 36

2.3.3特殊矩阵 39

2.4数组与向量 43

2.4.1数组运算 43

2.4.2向量和下标运算 45

2.5 MATLAB语言的数据类型 49

2.5.1稀疏矩阵 50

2.5.2单元数组 52

2.5.3结构数组 53

2.6矩阵的求值 56

2.6.1方阵的行列式值 56

2.6.2矩阵的秩与迹 56

2.6.3向量和矩阵的范数 57

2.6.4矩阵的条件数 58

2.7矩阵的分解 59

2.7.1 Cholesky分解 59

2.7.2 LU分解 60

2.7.3 QR分解 61

2.7.4 EIG分解 61

2.7.5 SVD分解 62

2.7.6 Schur分解 63

2.7.7 Hessenberg分解 63

第3章MATLAB的程序设计 65

3.1 MATLAB的控制语句 65

3.1.1条件语句 65

3.1.2选择语句 66

3.1.3循环语句 67

3.1.4程序的流程控制 70

3.1.5交互式输入 75

3.1.6常见的错误调试 76

3.2 M文件 81

3.2.1脚本M文件 81

3.2.2函数M文件 81

3.3多项式 84

3.3.1多项式的定义 84

3.3.2多项式运算 85

3.4曲线拟合 90

3.4.1最小二乘法曲线拟合 90

3.4.2直线的最小二乘拟合 93

3.5数值插值 95

3.5.1一维插值 95

3.5.2二维插值 97

3.5.3样条插值 99

3.5.4高维插值 101

第4章MATLAB的科学计算 104

4.1 MATLAB基本数学函数 104

4.1.1三角函数与双曲函数 104

4.1.2其他常用函数 112

4.2符号运算 118

4.2.1 MATLAB符号运算相关概念 118

4.2.2符号的代数运算 120

4.2.3符号表达式的分子、分母运算 123

4.2.4符号微分与积分变换 124

4.3数值微分与积分 128

4.3.1数值微分 128

4.3.2数值积分 130

4.4线性方程求解 134

4.4.1齐次线性方程组的求解 134

4.4.2非齐次线性方程组的求解 135

4.4.3迭代解法 138

4.5非线性方程求解 141

4.5.1直接解法 141

4.5.2方程组解法 145

4.5.3符号求解非线性方程组 150

第5章 优化设计 152

5.1优化问题概述 152

5.1.1背景介绍 152

5.1.2基本概念 152

5.2一维搜索优化法 154

5.2.1黄金分割法 154

5.2.2二次插值法 156

5.3多维搜索优化法 159

5.3.1共轭方向法 159

5.3.2 Powell法 161

5.3.3梯度法 165

5.3.4共轭梯度法 166

5.4约束优化方法 168

5.4.1随机方向法 168

5.4.2复合形法 170

5.4.3惩罚函数法 174

5.5基于MATLAB优化工具箱的计算 178

5.5.1线性规划问题 178

5.5.2非线性规划问题 181

5.5.3二次规划问题 188

5.5.4多目标优化问题 190

第6章 数据可视化与视图 194

6.1数据可视化 194

6.1.1离散情况 194

6.1.2连续情况 195

6.2二维图形 196

6.2.1绘制二维曲线的基本函数 196

6.2.2二维图形的修饰处理 202

6.2.3绘制二维图形的其他函数 208

6.2.4符号绘图 212

6.3三维绘图 216

6.3.1三维基本绘图 216

6.3.2三维特殊绘图 221

6.4三维绘图的精细处理 227

6.4.1视点处理 227

6.4.2色彩处理 229

6.4.3透明度处理 232

第7章MATLAB在图像处理中的应用 235

7.1图像处理的基础 235

7.1.1图像与数字图像 235

7.1.2数字图像处理学 236

7.1.3图像的读写 240

7.1.4图像的显示与信息查询 241

7.1.5图像类型转换 244

7.1.6图像色彩 249

7.2图像的几何操作 253

7.2.1图像基本运算 253

7.2.2调整图像大小 257

7.2.3图像旋转 259

7.2.4图像剪切 259

7.3图像增强 260

7.3.1灰度变换增强 260

7.3.2空域滤波增强 264

7.3.3频域增强 270

7.4图像变换 273

7.5图像边缘检测 275

第8章MATLAB在信号处理中的应用 277

8.1离散信号与系统 277

8.1.1离散信号 277

8.1.2离散系统 279

8.1.3离散信号与系统的MATLAB实现 279

8.2 z变换 281

8.2.1 z变换定义 281

8.2.2离散时间系统的描述及转换 283

8.3数字滤波器 286

8.3.1经典数字滤波器原理 286

8.3.2 IIR数字滤波器的结构与设计 288

8.3.3 FIR数字滤波器的结构与设计 296

8.4功率谱密度函数估计 305

8.4.1周期图法 305

8.4.2 Bartlett法 307

8.4.3 Welch法 309

8.4.4多窗口法 311

8.5自适应滤波的应用 313

8.5.1自适应噪声对消器 313

8.5.2自适应信道均衡器 314

8.5.3自适应信号陷波器 317

第9章MATLAB在控制系统中的应用 319

9.1自动控制系统讲述 319

9.1.1自动控制系统的类型 319

9.1.2自动控制系统要求及性能评价 319

9.1.3自动控制的应用 320

9.2控制系统模型介绍 320

9.2.1传递函数模型 320

9.2.2状态方程模型 323

9.2.3零极点模型 324

9.3系统模型转换 327

9.3.1传递函数与状态空间模型的转换 327

9.3.2传递函数与零极点空间模型的转换 328

9.3.3状态空间模型与零极点空间模型的转换 330

9.4控制系统稳定性分析 332

9.4.1控制系统稳定性的原理 332

9.4.2判别控制系统稳定性的方法 333

9.5系统的时域分析 335

9.6控制系统的根轨迹分析 339

9.6.1根轨迹基本分析 339

9.6.2根轨迹分析法 339

9.7系统的频域分析 343

9.7.1对数坐标图 343

9.7.2极坐标图 345

9.7.3对数幅相特性图 347

9.7.4常用频域分析 348

9.8极点配置和观测器设置 351

第10章MATLAB在其他领域中的应用 354

10.1 MATLAB在化学中的应用 354

10.1.1化合物浓度计算 354

10.1.2化学溶液pH值计算 355

10.1.3化学中其他相关值计算 356

10.2在数学建模中的应用 360

10.3在小波分析中的应用 366

10.3.1基本小波的语言处理 366

10.3.2提升小波变换应用 368

10.4在通信系统中的应用 371

参考文献 376