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第1章 MATLAB概论1

1.1 MATLAB简介1

1.1.1 MATLAB的概念1

1.1.2 MATLAB的发展史1

1.1.3 MATLAB语言特点2

1.1.4 MATLAB R2010a的新功能4

1.1.5 MATLAB的用户界面5

1.2 MATLAB的常量与变量5

1.2.1 常量5

1.2.2 变量6

1.3 MATLAB的数据类型8

1.3.1 双精度复数矩阵8

1.3.2 字符串9

1.3.3 稀疏矩阵10

1.3.4 单元数组15

1.3.5 结构体数组18

1.4 矩阵的基本操作21

1.4.1 矩阵的下标22

1.4.2 矩阵的基本运算22

1.4.3 特殊矩阵的创建26

1.5 MATLAB的绘图效果28

1.5.1 二维绘图28

1.5.2 图形的修饰32

1.5.3 三维绘图36

1.5.4 三维特殊图形40

1.6 MATLAB帮助系统44

1.6.1 联机帮助系统44

1.6.2 命令帮助系统46

第2章 MATLAB在概率统计中的应用50

2.1 概率统计工具箱概述50

2.2 概率分布51

2.2.1 密度函数与分布函数概述51

2.2.2 常见的分布函数51

2.3 统计分布量57

2.3.1 随机变量的期望与方差57

2.3.2 随机变量的矩59

2.3.3 多维随机变量的协方差60

2.3.4 多维随机变量的分布函数61

2.4 参数及区间估计62

2.4.1 参数估计62

2.4.2 区间估计63

2.5 假设检验69

2.5.1 正态分布的均值假设检验69

2.5.2 正态分布的假设检验71

2.5.3 秩和假设检验72

2.5.4 中值假设检验73

2.6 方差分析75

2.6.1 单因素方差分析75

2.6.2 双因素方差分析76

2.6.3 多因素方差分析78

2.7 回归分析79

2.7.1 线性回归分析79

2.7.2 非线性回归分析84

2.8 统计作图85

2.8.1 直方图85

2.8.2 样本数据box图86

2.8.3 误差条图87

2.8.4 交互轮廓图88

2.8.5 最小二乘拟合线89

2.8.6 QQ图90

2.8.7 正态概率图91

2.8.8 帕累托图91

第3章 MATLAB在数字信号中的应用93

3.1 数字信号的基础处理方法93

3.1.1 数字信号的产生93

3.1.2 信号的基本运算102

3.1.3 信号的抽取与频率插值106

3.2 信号的变换110

3.2.1 离散傅里叶变换110

3.2.2 快速傅里叶变换111

3.2.3 Hilbert变换113

3.3 IIR数字滤波器114

3.3.1 典型模拟滤波器的设计115

3.3.2 IIR阶次的选择117

3.3.3 IIR数字滤波器的直接设计法120

3.3.4 广义IIR滤波器设计123

3.4 FIR数字滤波器125

3.4.1 FIR数字滤波器窗函数设计法125

3.4.2 FIR滤波器的最优化设计法131

3.4.3 FIR滤波器的最小二乘设计法132

3.4.4 FIR滤波器升余弦函数设计法135

3.4.5 FIR滤波器的任意响应设计法136

3.4.6 FIR滤波器阶数估计137

第4章 MATLAB在数字图像处理中的应用140

4.1 数字图像的基础140

4.1.1 图像的数字化140

4.1.2 数字图像的表示及其处理方法141

4.2 图像类型转换141

4.3 图像运算与区域处理147

4.3.1 图像的点运算147

4.3.2 图像的代数运算148

4.3.3 图像的逻辑运算151

4.3.4 图像的几何运算152

4.3.5 区域处理156

4.4 图像变换159

4.4.1 快速傅里叶变换159

4.4.2 离散余弦变换161

4.4.3 Hough变换162

4.4.4 Radon变换163

4.5 图像增强165

4.5.1 灰度变换增强165

4.5.2 直方图均衡化167

4.5.3 空域滤波增强168

4.5.4 频域增强172

4.6 图像的复原175

4.6.1 维纳滤波复原176

4.6.2 规则化滤波复原177

4.6.3 盲卷积复原178

4.6.4 Lucy-Richardson复原179

4.6.5 图像的其他复原181

第5章 MATLAB在模糊系统中的应用184

5.1 概述184

5.1.1 模糊逻辑的特点及应用184

5.1.2 模糊系统理论的基本概念185

5.2 GUI工具函数187

5.2.1 ANFIS编辑器的GUI187

5.2.2 模糊推理系统的编辑器188

5.2.3 隶属度函数编辑器189

5.2.4 规则编辑器190

5.2.5 观察器与推理框图191

5.2.6 曲面观察器192

5.3 隶属度函数192

5.3.1 高斯形隶属度函数192

5.3.2 S形隶属度函数193

5.3.3 Sigmoid形隶属度函数194

5.3.4 三角形隶属度函数196

5.3.5 钟形隶属度函数197

5.3.6 梯形隶属度函数198

5.3.7 Z形隶属度函数199

5.3.8 Ⅱ形隶属度函数200

5.4 FIS数据管理函数201

5.5 模型转换及矩阵操作函数212

5.6 先进技术214

5.6.1 自适应神经网络分析214

5.6.2 模糊聚类分析222

第6章 MATLAB在神经网络中的应用232

6.1 神经网络的概述232

6.2 神经网络感知器233

6.2.1 创建函数233

6.2.2 显示函数233

6.2.3 性能函数235

6.2.4 学习函数238

6.3 BP神经网络241

6.3.1 创建函数242

6.3.2 传递函数244

6.3.3 性能函数245

6.3.4 训练函数246

6.3.5 学习函数247

6.3.6 显示函数248

6.4 线性神经网络251

6.4.1 创建函数252

6.4.2 性能函数252

6.4.3 学习函数253

6.5 径向基神经网络256

6.5.1 创建函数256

6.5.2 传递函数258

6.5.3 转换函数259

6.5.4 距离函数260

6.6 自组织神经网络261

6.6.1 创建函数261

6.6.2 传递函数264

6.6.3 距离函数265

6.6.4 实现函数266

6.6.5 学习函数268

6.6.6 训练函数270

6.6.7 显示函数270

6.7 Elman神经网络271

6.8 Hopfield神经网络274

第7章 自动控制的概述278

7.1 自动控制的概述278

7.1.1 自动控制的分类278

7.1.2 自动控制的应用278

7.2 控制系统模型279

7.2.1 传递函数模型279

7.2.2 状态方程模型281

7.2.3 零极点模型283

7.3 系统模型的转换与连接285

7.3.1 模型之间的转换285

7.3.2 系统之间的转换286

7.3.3 系统模型的连接287

7.4 控制系统的时域分析290

7.4.1 系统时域分析方法291

7.4.2 系统时域分析的MATLAB函数实现291

7.5 系统根轨迹分析297

7.5.1 根轨迹方法297

7.5.2 根轨迹分析的MATLAB函数实现297

7.6 控制系统频域分析301

7.6.1 幅相频率特性302

7.6.2 对数频率特性304

7.6.3 对数幅相特性306

7.7 线性系统的状态空间分析308

7.7.1 可控性分析308

7.7.2 可观性分析310

7.7.3 极点配置312

7.8 系统校正314

7.8.1 超前校正314

7.8.2 滞后校正317

7.8.3 超前-滞后校正318

第8章 MATLAB在小波分析中的应用323

8.1 小波变换概述323

8.2 小波变换定义324

8.2.1 一维连续小波变换定义324

8.2.2 高维连续小波变换定义325

8.2.3 离散小波变换定义326

8.2.4 二进小波变换定义326

8.2.5 矢量小波变换定义327

8.2.6 矢量积小波变换定义327

8.2.7 多分辨分析与小波构造328

8.3 小波包分析328

8.4 小波变换函数330

8.4.1 一维小波变换330

8.4.2 二维小波变换343

8.4.3 离散平稳小波变换算法350

8.5 小波包相关函数355

第9章 MATLAB在高等数学与最优化问题中的应用368

9.1 MATLAB在高等数学应用中的基本函数368

9.2 微分积分370

9.2.1 极限370

9.2.2 导数371

9.2.3 积分373

9.2.4 微分方程375

9.3 数值微分376

9.3.1 数值微分376

9.3.2 数值积分378

9.4 线性方程求解380

9.4.1 矩阵的基本变换380

9.4.2 线性方程组的求解387

9.5 非线性方程求解391

9.5.1 非线性方程数值求解391

9.5.2 非线性方程组的求解393

9.6 无约束最优化问题395

9.6.1 利用数值法求解最优化问题395

9.6.2 利用梯度求解最优化问题399

9.7 有约束最优化问题401

9.7.1 线性规划问题401

9.7.2 二次型规划问题404

9.7.3 一般非线性规划问题406

参考文献410