MATLAB程序设计及应用PDF电子书下载

第1章 MATLAB使用入门 1

1.1概述 1

1.1.1 MATLAB的发展 1

1.1.2 MATLAB的主要特点 2

1.2 MATLAB环境的准备 2

1.2.1 MATLAB的安装 2

1.2.2 MATLAB的启动与退出 3

1.3 MATLAB的集成开发环境 3

1.3.1 MATLAB操作界面 3

1.3.2 MATLAB的搜索路径 6

1.4 MATLAB的帮助系统 7

1.4.1 Command Window窗口查询帮助系统 7

1.4.2 Help Navigator窗口 8

1.4.3联机演示系统 9

本章小结 9

习题 10

第2章 MATLAB数据及运算 11

2.1变量的运算 11

2.1.1变量的基本操作 11

2.1.2矩阵变量的建立 13

2.1.3预定义变量和全局变量 15

2.2运算符和特殊符号 16

2.2.1算术运算符 16

2.2.2关系运算符 17

2.2.3逻辑运算符 18

2.2.4冒号运算符 18

2.2.5运算优先级 19

2.2.6常用运算函数 19

2.3字符串操作 20

2.3.1字符串的构造 20

2.3.2字符串与数值的替换 21

2.3.3字符串的比较、查找和替换 22

2.4数组的运算 23

2.4.1数组的运算 23

2.4.2字符数组的创建 23

2.4.3多维数组的创建 23

2.5单元数据和结构数据 27

2.5.1单元数据 27

2.5.2结构数据 27

2.6类和对象 29

2.6.1 MATLAB的数据类 29

2.6.2对象的创建和调用 29

本章小结 31

习题 31

第3章 MATLAB矩阵运算 32

3.1矩阵的代数运算 32

3.1.1矩阵的创建 32

3.1.2加、减运算 34

3.1.3乘运算 34

3.1.4除运算 35

3.1.5转置运算和逆运算 36

3.2矩阵的复杂运算 36

3.2.1指数运算 36

3.2.2开方运算 37

3.2.3对数运算 38

3.3矩阵的特征运算 38

3.3.1方阵的行列式 39

3.3.2矩阵的秩和迹 39

3.3.3矩阵的特征值和特征向量 39

3.3.4矩阵的奇异值分解 40

3.3.5矩阵（或向量）的范数 40

3.3.6矩阵的条件数 41

3.4矩阵的处理 42

3.4.1常用的特殊矩阵 42

3.4.2专用的特殊矩阵 43

3.4.3矩阵的变换 45

3.4.4矩阵的三角阵 46

3.5稀疏矩阵 46

3.5.1稀疏矩阵的存储 46

3.5.2稀疏矩阵的创建 47

3.5.3特殊稀疏矩阵的创建 49

本章小结 51

习题 51

第4章 MATLAB程序设计 53

4.1程序文件 53

4.1.1程序文件的建立 53

4.1.2程序文件的分类 54

4.2程序结构 55

4.2.1顺序结构 55

4.2.2循环结构 55

4.2.3选择结构 60

4.2.4分支结构 62

4.3程序的流程控制 64

4.3.1数据输入 64

4.3.2数据输出 64

4.3.3程序暂停 65

4.3.4循环终止 66

4.3.5循环继续 67

4.3.6函数返回 67

4.4函数调用及变量传递 68

4.4.1函数文件的调用 68

4.4.2函数文件的特殊变量 70

4.4.3局部变量和全局变量 71

4.5程序的交互式用户界面 72

4.5.1选择菜单函数 72

4.5.2调用键盘 73

4.5.3调用按钮式演示菜单 74

4.5.4调用日期和时间的函数 74

4.6程序的优化和调试 75

4.6.1程序的优化 75

4.6.2程序的调试 77

本章小结 80

习题 80

第5章 MATLAB绘图 82

5.1二维图形的绘制 82

5.1.1二维图形的常用绘图函数 82

5.1.2绘制二维图形的辅助操作 85

5.1.3绘制二维图形其他函数 88

5.2三维图形的绘制 92

5.2.1绘制三维图形的基本函数 92

5.2.2一般三维曲面的绘制 92

5.2.3标准三维曲面的绘制 93

5.2.4其他三维曲面的绘制 94

5.3三维图形的精细处理 95

5.3.1视点处理 95

5.3.2色彩处理 97

5.3.3图形的剪裁处理 99

5.4特殊图形的绘制 99

5.4.1面域图 99

5.4.2彩带图 99

5.4.3散点图 100

5.5隐函数绘图 102

5.6图形窗口 103

5.6.1图形窗口的创建和关闭 104

5.6.2图形窗口界面的介绍 104

本章小结 107

习题 108

第6章 MATLAB数值计算 109

6.1数据处理与多项式计算 109

6.1.1数据统计与分析 109

6.1.2数据插值 116

6.1.3曲线拟合 117

6.1.4多项式计算 118

6.2数值微积分 121

6.2.1数值微分 121

6.2.2数值积分 123

6.3线性方程组求解 126

6.3.1直接解法 126

6.3.2迭代解法 128

6.4非线性方程求解 131

6.5常微分方程的数值求解 134

6.5.1 ode45函数 134

6.5.2 ode23函数 135

6.5.3 ode113函数 135

本章小结 136

习题 136

第7章 MATLAB符号计算 138

7.1符号计算基础 138

7.1.1符号对象 138

7.1.2基本的符号运算 139

7.2符号函数及其应用 141

7.2.1微积分问题的解析解 141

7.2.2函数的级数求和与级数展开问题求解 153

7.3符号方程求解 156

7.3.1符号代数方程求解 156

7.3.2符号常微分方程求解 157

本章小结 158

习题 159

第8章 MATLAB在系统仿真中的应用 161

8.1 Simulink操作基础 161

8.1.1 Simulink的启动 161

8.1.2 Simulink创建仿真示例 162

8.2 Simulink仿真模型 163

8.2.1 Simulink的基本模块 163

8.2.2模块操作 166

8.2.3信号线操作 168

8.2.4模块参数设置 168

8.3 Simulink仿真系统的设置 169

8.3.1仿真器参数设置 170

8.3.2工作空间数据导入/导出设置 171

8.3.3诊断参数设置 172

8.4线性系统仿真实例 173

8.4.1使用积分器求解微分方程 173

8.4.2使用传递函数进行仿真 174

8.4.3状态空间方法进行系统仿真 175

8.5子系统及其封装技术 176

8.5.1子系统的创建 176

8.5.2子系统的封装 176

8.5.3条件子系统 179

8.6 S函数的设计与应用 181

8.6.1 S函数设计 181

8.6.2 S函数的应用 183

本章小结 184

习题 184

第9章 MATLAB在信号处理中的应用 186

9.1信号的基本知识 186

9.1.1数字信号与模拟信号之间的转换及采样频率 186

9.1.2信号的表示 187

9.1.3信号的基本运算 189

9.2信号的时域分析 191

9.2.1连续系统的冲激响应 192

9.2.2连续系统的零状态响应 193

9.2.3离散系统的零状态响应 193

9.2.4离散系统的冲激响应 194

9.2.5卷和运算 195

9.3信号的频域分析 196

9.3.1离散傅里叶变换及其逆变换 196

9.3.2信号的功率密度谱 197

9.3.3信号的互相关功率密度谱 198

9.3.4数字滤波 200

9.4连续信号的复频域分析 201

9.4.1 MATLAB实现部分因式展开 202

9.4.2 H（s）零极点与系统特性 203

9.4.3拉普拉斯变换的计算 205

9.5离散信号的Z域分析 206

9.5.1 MATLAB实现部分因式展开 206

9.5.2 F（z）的零极点与系统特性 207

9.5.3 Z变换的计算 209

本章小结 209

习题 210

第10章 MATLAB的工程应用 211

10.1 MATLAB在农业工程中的应用 211

10.1.1应用实例1：施肥效果分析 211

10.1.2应用实例2：蠓虫的分类 215

10.2 MATLAB在数学建模中的应用 220

10.2.1应用实例1：零件的参数设计 220

10.2.2应用实例2：自行车轮饰物的运动轨迹 225

10.3 MATLAB在控制系统中的应用 228

10.4 MATLAB在系统优化设计中的应用 232

本章小结 234

实验1 MATLAB的基本功能 235

实验2 MATLAB的运算基础 235

实验3 MATLAB的矩阵计算 236

实验4 MATLAB的程序设计 236

实验5 MATLAB的绘图 237

实验6 MATLAB数值计算 238

实验7 MATLAB符号计算 239

实验8 Simulink仿真环境 240

实验9 MATLAB在信号处理中的应用 241

附录A习题答案 242

附录B实验答案 272

参考文献 296