matlab程序及应用,Matlab程序设计及应用

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

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