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第1章 MATLAB入门1

1.1 MATLAB简介1

1.1.1 MATLAB的由来1

1.1.2 MATLAB的发展1

1.1.3 MATLAB语言的特点2

1.1.4 MATLAB的组成6

1.1.5 Simulink简介8

1.2 MATLAB的开发环境9

1.2.1 开发环境概览9

1.2.2 命令窗口10

1.2.3 工作空间13

1.2.4 历史命令14

1.2.5 工作目录14

1.2.6 编辑器15

1.2.7 设置路径15

1.3 MATLAB的在线帮助17

1.3.1 利用命令窗口获得帮助17

1.3.2 利用帮助浏览器获得帮助18

第2章 MATLAB的数据与数据类型21

2.1 数据的基本概念21

2.1.1 标量与向量21

2.1.2 数组与矩阵21

2.1.3 实数与复数21

2.1.4 常量与变量22

2.1.5 变量的命名规则22

2.2 数据的类型23

2.2.1 使用数据时的注意事项23

2.2.2 数值型26

2.2.3 字符型30

2.2.4 逻辑型35

2.2.5 结构体型38

2.2.6 元胞型39

2.3 数据类型的转换40

2.3.1 数值型数据之间的类型转换40

2.3.2 非负整数的进制转换41

2.3.3 数值型与字符型数据的转换42

2.3.4 元胞型与其他数据类型的转换42

第3章 数组、矩阵及其运算44

3.1 数组的创建44

3.1.1 数组的创建44

3.1.2 特殊数组的创建45

3.1.3 数组的大小47

3.1.4 数组的访问47

3.1.5 数组的组合、扩充、拆分与重组48

3.2 数组的运算51

3.2.1 关系运算51

3.2.2 逻辑运算52

3.2.3 数组的四则运算53

3.2.4 数组的集合运算54

3.3 矩阵的运算55

3.3.1 加减运算55

3.3.2 乘法运算55

3.3.3 除法运算58

3.3.4 乘方运算59

3.4 矩阵的求值运算60

3.4.1 计算矩阵的行列式值60

3.4.2 计算矩阵的逆与伪逆61

3.4.3 计算矩阵的秩61

3.4.4 计算矩阵的迹61

3.4.5 计算向量和矩阵的范数62

3.4.6 计算矩阵的条件数63

3.4.7 计算矩阵的最大无关组64

3.4.8 计算矩阵的特征值与特征向量64

3.4.9 计算矩阵的正交基65

3.5 矩阵的特殊运算65

3.5.1 矩阵的转置65

3.5.2 矩阵的旋转66

3.5.3 抽取对角线元素67

3.5.4 抽取上下三角阵68

3.6 特殊矩阵68

3.6.1 希尔伯特矩阵68

3.6.2 范德蒙德矩阵69

3.6.3 特普利茨矩阵69

3.6.4 伴随矩阵70

3.6.5 帕斯卡矩阵70

3.6.6 稀疏矩阵71

3.7 矩阵的分解73

3.7.1 三角分解73

3.7.2 奇异值分解74

3.7.3 正交分解75

3.7.4 Cholesky分解76

3.7.5 Schur分解76

3.7.6 特征值分解77

第4章 MATLAB的程序设计78

4.1 程序控制结构79

4.1.1 顺序结构79

4.1.2 选择结构80

4.1.3 循环结构85

4.2 程序的流程控制87

4.2.1 continue命令87

4.2.2 break命令88

4.2.3 return命令88

4.3 try-catch结构89

4.4 M文件90

4.4.1 M文件的命名规则90

4.4.2 脚本文件90

4.4.3 函数文件91

4.5 函数类型91

4.5.1 主函数92

4.5.2 子函数92

4.5.3 嵌套函数93

4.5.4 私有函数96

4.5.5 重载函数98

4.5.6 匿名函数98

4.5.7 利用全局变量传递参数99

4.6 程序的优化100

4.6.1 用数组运算取代循环100

4.6.2 尽量调用MATLAB函数101

4.6.3 使用循环时的注意事项102

4.7 实例分析103

第5章 MATLAB的数值计算108

5.1 多项式的计算108

5.1.1 生成多项式108

5.1.2 多项式的加减乘除109

5.1.3 多项式的求导109

5.1.4 多项式的求值110

5.1.5 多项式的求根111

5.2 插值计算111

5.2.1 一维数据的插值112

5.2.2 二维数据的插值113

5.2.3 一般分布的二维数据插值117

5.3 曲线拟合118

5.3.1 多项式拟合118

5.3.2 最小二乘拟合119

5.4 数据分析和统计122

5.4.1 基本的数据分析和统计122

5.4.2 协方差和相关系数129

5.5 概率统计130

5.5.1 随机变量的分布与数字特征130

5.5.2 参数估计133

5.5.3 假设检验134

5.5.4 方差分析136

5.6 数值积分138

5.6.1 一元函数的数值积分138

5.6.2 二元函数的数值积分139

5.7 数值微分140

5.8 方程的解141

5.8.1 线性方程组的解141

5.8.2 非线性方程的解143

5.8.3 非线性方程组的解144

5.8.4 无约束最优化问题145

5.8.5 有约束最优化问题147

第6章 MATLAB的文件操作148

6.1 对Excel数据表和Lotus 1-2-3数据表的操作148

6.1.1 对Excel数据表的操作148

6.1.2 对Lotus 1-2-3数据表的操作152

6.2 对图像文件的操作153

6.2.1 检查图像文件的相关信息154

6.2.2 读取图像文件154

6.2.3 保存图像文件155

6.3 对音频和视频文件的操作156

6.3.1 检查音频和视频文件的相关信息157

6.3.2 读取音频和视频文件158

6.3.3 保存音频和视频文件159

6.4 对ASCII文件的操作160

6.4.1 读取ASCII文件161

6.4.2 写入ASCII文件165

6.5 对MAT文件的操作166

6.5.1 读取MAT文件166

6.5.2 写入MAT文件167

6.6 用低端的I/O函数操作文件167

6.6.1 打开和关闭文件168

6.6.2 逐行读取文本文件169

6.6.3 读取二进制文件170

6.6.4 写入二进制文件171

6.6.5 控制文件句柄171

第7章 MATLAB的绘图173

7.1 基本二维绘图173

7.2 多图绘制与图形修饰177

7.2.1 多图绘制177

7.2.2 图形属性的设置181

7.2.3 图形的辅助说明183

7.2.4 设置坐标轴网格与坐标框187

7.3 特殊二维绘图命令189

7.3.1 绘制区域图190

7.3.2 绘制条形图192

7.3.3 绘制罗盘图193

7.3.4 绘制彗星图194

7.3.5 绘制等高线图194

7.3.6 绘制误差棒图195

7.3.7 绘制速度向量图和向量场图196

7.3.8 绘制直方图和饼图197

7.3.9 绘制填充图和伪彩色图198

7.3.10 绘制火柴杆图和阶梯图199

7.3.11 绘制极坐标图和对数坐标图200

7.3.12 ezplot和fplot绘图201

7.4 三维绘图命令204

7.4.1 派生的三维绘图命令204

7.4.2 mesh三维网格绘图205

7.4.3 surf三维曲面绘图207

7.4.4 标准三维曲面命令209

7.5 三维绘图的修饰210

7.5.1 改变视角210

7.5.2 设置光源213

7.5.3 设置色图214

第8章 图形用户界面的设计与实现217

8.1 图形对象基础218

8.1.1 图形对象218

8.1.2 图形对象句柄219

8.1.3 图形对象属性的获取与设置220

8.2 GUI基础224

8.2.1 启动GUI224

8.2.2 Layout编辑器224

8.2.3 保存并运行GUI226

8.3 设计GUI：曲线绘制及属性修改系统226

8.3.1 任务1-1：使用菜单编辑器进行GUI设计226

8.3.2 任务1-2：为设计好的GUI编写回调函数229

8.3.3 任务1-3：使用文本框、编辑框和按钮实现用户输入参数234

8.3.4 任务1-4：使用Slider实现用户输入参数237

8.3.5 任务1-5：在不同的坐标轴上绘图237

8.3.6 任务1-6：利用Check Box控件实现加网格和去边框功能240

8.4 设计GUI：学生成绩查询系统242

8.4.1 MATLAB预定义的对话框242

8.4.2 任务2-1：使用uigetfile获取学生成绩表的路径和文件名242

8.4.3 任务2-2：使用Listbox显示学生姓名244

8.4.4 任务2-3：使用Pop-up Menu显示课程名单245

8.4.5 任务2-4.：从列表框中选择要查看的学生姓名246

8.4.6 任务2-5：在表控件中显示查询结果248

8.4.7 任务2-6：使用图标设计器设计图标250

8.4.8 任务2-7：使用工具栏实现保存文件功能251

8.5 设计GUI：使用ActiveX控件252

第9章 Simulink概述255

9.1 启动Simulink255

9.2 模型窗口介绍256

9.3 建立模型257

9.3.1 选择模块257

9.3.2 模块的操作257

9.3.3 信号线的操作261

9.3.4 对模型进行注释263

9.3.5 模型的缩放263

9.4 运行模型264

9.5 查看仿真结果264

9.5.1 示波器参数的设置264

9.5.2 信号的组合265

9.6 向量和矩阵268

9.7 保存和打开已有模型269

9.8 处理大的模型269

9.9 常用的仿真参数配置270

9.9.1 Solver求解器271

9.9.2 Solver选项卡的参数设置272

9.9.3 Data Import/Export选项卡的参数设置275

9.9.4 Optimization选项卡的参数设置276

9.9.5 Diagnostics选项卡的参数设置277

第10章 常用模块库及数据的导入导出279

10.1 Simulink基本库简介279

10.2 Sources信源库与外部数据的导入280

10.2.1 Sources信源库介绍280

10.2.2 外部数据的导入282

10.2.3 从工作区导入模块参数286

10.3 Sinks信宿库与仿真数据的导出288

10.3.1 Sinks信宿库介绍288

10.3.2 Floating Scope悬浮示波器289

10.3.3 仿真数据的导出291

10.4 User-Defined Functions库293

第11章 动态系统的仿真与分析296

11.1 连续系统296

11.1.1 连续模块库介绍296

11.1.2 Integrator积分器297

11.1.3 采用积分器进行连续系统的仿真300

11.1.4 采用传递函数进行连续系统的仿真302

11.1.5 采用零-极点模块进行连续系统的仿真304

11.1.6 采用状态方程进行连续系统的仿真305

11.1.7 4种连续系统仿真方法的比较306

11.2 离散系统307

11.2.1 离散模块库介绍307

11.2.2 Unit Delay单位延迟模块308

11.2.3 采用Unit Delay进行离散系统的仿真309

11.2.4 采用传递函数进行离散系统的仿真310

11.2.5 采用状态空间进行离散系统的仿真311

11.2.6 零阶保持器311

11.2.7 多速率的离散系统312

11.3 命令行仿真313

11.3.1 使用sim命令对系统进行仿真313

11.3.2 获取和设置仿真参数316

11.3.3 确定模型的状态318

11.3.4 寻找模型的平衡点319

11.3.5 模型的线性化322

第12章 子系统325

12.1 子系统的建立与基本操作325

12.1.1 建立子系统325

12.1.2 子系统的基本操作328

12.2 封装子系统328

12.2.1 封装子系统328

12.2.2 使用封装子系统337

12.2.3 修改封装子系统338

12.3 模块库技术338

12.3.1 建立模块库338

12.3.2 库模块与引用块的关联339

12.3.3 在库浏览器中加入自建模块库342

12.4 Simulink自带的子系统模块库344

12.4.1 Enable使能子系统344

12.4.2 Trigger触发子系统345

12.4.3 触发使能子系统346

12.4.4 Switch Case子系统和Switch Case Action Subsystem子系统349

12.4.5 If系统和If Action Subsystem子系统352