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第1部分 实用教程1

第1章 MATLAB R2015b环境1

1.1 MATLAB简介1

1.1.1 MATLAB工具箱2

1.1.2 MATLAB功能和特点2

1.2 MATLAB R2015b的环境设置3

1.2.1 MATLAB的集成开发环境3

1.2.2 工具栏4

1.3 常用窗口8

1.3.1 命令窗口（Command Window）8

1.3.2 当前目录浏览器窗口（CurrentFolder）12

1.3.3 工作空间窗口（Workspace）14

1.3.4 历史命令窗口（Command History）16

1.3.5 变量编辑器窗口（Variable Editor）17

1.3.6 M文件编辑／调试器窗口（Editor/Debugger）18

1.3.7 代码分析报告窗口（Code Analyzer Reporter）19

1.3.8 程序运行时间窗口（Profiler）19

1.3.9 MATLAB R2015b帮助20

1.4 MATLAB R2015b其他管理22

1.4.1 MATLAB用户文件格式22

1.4.2 设置搜索路径23

1.5 1个实例26

第2章 MATLAB数值计算30

2.1 变量和数据30

2.1.1 数据类型30

2.1.2 常数32

2.1.3 变量33

2.2 矩阵和数组34

2.2.1 矩阵输入34

2.2.2 矩阵元素37

2.2.3 字符串41

2.2.4 矩阵和数组运算44

2.2.5 多维数组55

2.3 日期和时间58

2.3.1 日期和时间的表示格式58

2.3.2 日期和时间函数59

2.4 稀疏矩阵60

2.4.1 稀疏矩阵的建立60

2.4.2 稀疏矩阵的存储空间62

2.4.3 稀疏矩阵的运算63

2.5 多项式63

2.5.1 多项式的求值、求根和部分分式展开63

2.5.2 多项式的乘除法和微积分66

2.5.3 多项式拟合和插值67

2.6 元胞数组和结构数组70

2.6.1 元胞数组70

2.6.2 结构数组73

2.7 数据分析76

2.7.1 数据统计和相关分析76

2.7.2 差分和积分77

2.7.3 卷积和快速傅里叶变换79

2.7.4 向量函数81

第3章 MATLAB符号计算83

3.1 符号表达式的建立83

3.1.1 创建符号常量84

3.1.2 创建符号变量和符号表达式85

3.1.3 符号矩阵86

3.2 符号表达式的代数运算87

3.2.1 符号表达式的代数运算87

3.2.2 符号数值任意精度控制和运算88

3.2.3 符号对象与数值对象的转换90

3.3 符号表达式的操作和转换91

3.3.1 符号表达式中自由变量的确定91

3.3.2 符号表达式的化简92

3.3.3 符号表达式的替换94

3.3.4 求反函数和复合函数95

3.3.5 符号表达式的转换96

3.4 符号极限、微积分和级数求和97

3.4.1 符号极限97

3.4.2 符号微分98

3.4.3 符号积分100

3.4.4 符号级数101

3.5 符号积分变换102

3.5.1 傅里叶变换及其反变换102

3.5.2 拉普拉斯变换及其反变换103

3.5.3 Z变换及其反变换105

3.6 符号方程的求解106

3.6.1 代数方程106

3.6.2 符号常微分方程107

3.7 符号函数的可视化108

3.7.1 符号函数的绘图命令108

3.7.2 图形化的符号函数计算器110

第4章 MATLAB计算的可视化和GUI设计112

4.1 二维曲线的绘制112

4.1.1 基本绘图命令113

4.1.2 绘制曲线的一般步骤117

4.1.3 多个图形绘制的方法118

4.1.4 曲线的线形、颜色和数据点形120

4.1.5 设置坐标轴和文字标注121

4.1.6 交互式图形命令125

4.2 MATLAB的特殊图形绘制126

4.2.1 条形图127

4.2.2 面积图和实心图128

4.2.3 直方图129

4.2.4 饼形图130

4.2.5 离散数据图131

4.2.6 对数坐标和极坐标图131

4.2.7 等高线图133

4.2.8 复向量图133

4.3 MATLAB的三维图形绘制134

4.3.1 绘制三维线图命令134

4.3.2 绘制三维网线图和曲面图135

4.3.3 立体图形与图轴的控制137

4.3.4 色彩的控制139

4.4 图形绘制工具142

4.5 对话框143

4.6 句柄图形146

4.6.1 句柄图形体系146

4.6.2 图形对象的操作147

4.7 用户图形界面设计151

4.7.1 可视化的界面环境151

4.7.2 菜单152

4.7.3 控件154

4.7.4 对象对齐工具、属性编辑器和对象浏览器156

4.7.5 回调函数157

4.8 图形文件转储159

第5章 MATLAB程序设计160

5.1 程序流程控制160

5.1.1 for…end循环结构160

5.1.2 while…end循环结构161

5.1.3 if…else…end条件转移结构162

5.1.4 switch…case开关结构163

5.1.5 try…catch…end试探结构164

5.1.6 流程控制语句165

5.1.7 循环结构与动画167

5.2 M文件169

5.2.1 M文件编辑器169

5.2.2 M脚本文件170

5.2.3 M函数文件171

5.3 函数调用和参数传递173

5.3.1 子函数和私有函数173

5.3.2 局部变量和全局变量174

5.3.3 函数的参数175

5.3.4 程序举例178

5.4 利用函数句柄执行函数182

5.4.1 函数句柄的创建182

5.4.2 用feval命令执行函数183

5.5 利用泛函命令进行数值分析184

5.5.1 求极小值184

5.5.2 求过零点185

5.5.3 数值积分187

5.5.4 微分方程的数值解187

5.6 内联函数189

5.7 M文件性能的优化和加速190

5.7.1 M文件性能优化190

5.7.2 P码文件191

第6章 线性控制系统分析与设计193

6.1 线性系统的描述193

6.1.1 状态空间描述法193

6.1.2 传递函数描述法195

6.1.3 零极点描述法195

6.1.4 离散系统的数学描述196

6.2 线性系统模型之间的转换198

6.2.1 连续系统模型之间的转换198

6.2.2 连续系统与离散系统之间的转换201

6.2.3 模型对象的属性203

6.3 结构框图的模型表示205

6.4 线性系统的时域分析209

6.4.1 零输入响应分析209

6.4.2 脉冲响应分析210

6.4.3 阶跃响应分析212

6.4.4 任意输入的响应213

6.4.5 系统的结构参数215

6.5 线性系统的频域分析218

6.5.1 频域特性218

6.5.2 连续系统频域特性219

6.5.3 幅值裕度和相角裕度223

6.5.4 闭环频率特性的性能指标223

6.6 频率特性校正225

6.6.1 超前校正225

6.6.2 滞后校正226

6.7 线性系统的根轨迹分析227

6.7.1 绘制根轨迹228

6.7.2 根轨迹的其他工具229

6.8 线性系统的图形工具界面232

6.8.1 LTI Viewer界面232

6.8.2 SISO设计工具 sisotool234

第7章 Simulink仿真环境237

7.1 演示1个Simulink的简单程序237

7.2 Simulink文件操作和模型窗口240

7.2.1 Simulink文件操作240

7.2.2 Simulink模型窗口240

7.3 模型创建241

7.3.1 模块操作241

7.3.2 信号线操作241

7.4 Simulink基本模块243

7.5 复杂系统仿真与分析248

7.5.1 仿真设置248

7.5.2 系统仿真举例251

7.5.3 仿真结构参数化259

7.6 子系统与封装260

7.6.1 建立子系统260

7.6.2 条件执行子系统262

7.6.3 子系统的封装265

7.7 用MATLAB命令创建和运行Simulink模型268

7.8 S函数270

7.8.1 S函数的介绍270

7.8.2 S函数的编写271

7.8.3 S函数模块的使用273

第8章 MATLAB高级应用276

8.1 Notebook276

8.1.1 Notebook安装276

8.1.2 Notebook启动276

8.1.3 Notebook使用278

8.1.4 Notebook中的MATLAB使用282

8.2 MuPAD notebook的使用284

8.2.1 MuPAD Notebook284

8.2.2 MuPAD函数的使用286

8.3 低级文件输入／输出287

8.3.1 打开和关闭文件287

8.3.2 读／写格式化文件289

8.3.3 读／写二进制数据290

8.3.4 文件定位292

第2部分 习题294

第1章 MATLABR2015a环境294

第2章 MATLAB数值计算294

第3章 MATLAB符号计算296

第4章 MATLAB计算的可视化和GUI设计297

第5章 MATLAB程序设计299

第6章 线性控制系统分析与设计300

第7章 Simulink仿真环境302

第8章 MATLAB高级应用303

第3部分 实验304

实验1 MATLAB环境及命令窗口304

实验2 MATLAB数值计算315

实验3 MATLAB的符号计算324

实验4 MATLAB的计算可视化和GUI设计332

实验5 MATLAB程序设计340

实验6 线性控制系统分析与设计347

实验7 Simulink仿真环境357

第4部分 附录367

附录A 习题答案367

附录B 模拟测试题388

附录C 模拟测试题答案390

附录D 例题索引393

附录E 程序的调试399