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第1部分 实用教程1

第1章 MATLAB 6.5环境1

1.1MATLAB简介1

1.1.1 MATLAB工具箱1

1.1.2 MATLAB的特点3

1.2 MATLAB 6.5环境设置4

1.2.1选单4

1.2.2工具栏6

1.2.3通用操作界面窗口7

1.3 MATLAB 6.5帮助18

1.4 MATLAB6.5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22

1.4.3文件管理命令24

1.4.4退出MATLAB26

1.5 一个实例26

第2章 MATLAB数值计算30

2.1 变量和数值30

2.1.1数据类型30

2.1.2数值30

2.1.3变量31

2.2 矩阵和数组32

2.2.1矩阵输入32

2.2.2矩阵元素和操作35

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

2.3.1稀疏矩阵的建立58

2.3 稀疏矩阵58

2.3.2稀疏矩阵的存储空间61

2.3.3稀疏矩阵的运算63

2.4 多项式63

2.4.1 多项式的求值、求根和部分分式展开64

2.4.2多项式的乘除和微积分运算66

2.4.3多项式拟合和插值67

2.5 元胞数组和结构数组70

2.5.1元胞数组70

2.5.2结构数组73

2.6 数据分析76

2.6.1数据统计和相关分析77

2.6.2差分和积分78

2.6.3卷积和快速傅里叶变换80

2.6.4向量函数83

第3章 MATLAB的符号计算84

3.1 符号表达式的建立84

3.1.1创建符号常量84

3.1.2创建符号变量和表达式86

3.1.3符号矩阵87

3.2 符号表达式的代数运算88

3.2.1符号表达式的代数运算88

3.2.2符号数值任意精度控制和运算90

3.2.3符号对象与数值对象的转换91

3.3 符号表达式的操作和转换92

3.3.1符号表达式中自由变量的确定92

3.3.2符号表达式的化简93

3.3.3符号表达式的替换96

3.3.4求反函数和复合函数97

3.3.5符号表达式的转换99

3.4 符号极限、微积分和级数求和100

3.4.1符号极限100

3.4.2符号微分101

3.4.3符号积分102

3.4.4符号级数104

3.5 符号积分变换105

3.5.1傅里叶变换及其反变换105

3.5.2拉普拉斯变换及其反变换106

3.5.3 Z变换及其反变换107

3.6 符号方程的求解108

3.6.1代数方程108

3.6.2符号常微分方程109

3.7.1符号函数的绘图命令110

3.7 符号函数的可视化110

3.7.2 图形化的符号函数计算器112

3.8 Maple函数的使用112

3.8.1访问Maple函数113

3.8.2获得Maple的帮助113

第4章 MATLAB计算的可视化和GUI设计115

4.1 二维曲线的绘制115

4.1.1基本绘图命令115

4.1.2绘制曲线的一般步骤119

4.1.3多个图形绘制的方法121

4.1.4 曲线的线型、颜色和数据点形123

4.1.5设置坐标轴和文字标注125

4.1.6交互式图形命令129

4.2.1绘制三维图形命令130

4.2.2绘制三维网图形和曲面图130

4.2 MATLAB的三维图形绘制130

4.2.3立体图形与图轴的控制134

4.2.4色彩的控制136

4.3 MATLAB的特殊图形绘制141

4.3.1条形图141

4.3.2面积图和实心图142

4.3.3直方图143

4.3.4饼形图144

4.3.5离散数据图144

4.3.6对数坐标和极坐标图145

4.3.7等高线图146

4.3.8复向量图147

4.4图形窗口的功能148

4.5对话框150

4.6.1句柄图形体系153

4.6 句柄图形153

4.6.2图形对象的操作154

4.6.3 图形对象属性的获取和设置157

4.7 图形用户界面设计159

4.7.1可视化的界面环境159

4.7.2创建选单161

4.7.3控件的使用162

4.7.4对象对齐工具、属性编辑器和对象浏览器164

4.7.5回调函数164

4.7.6应用举例166

4.8 动画168

4.8.1 以电影方式产生动画169

4.8.2以对象方式产生动画170

5.1.1 M文本编辑器172

第5章 MATLAB程序设计172

5.1 脚本文件和函数文件172

5.1.2 M文件的基本格式173

5.1.3 M脚本文件174

5.1.4 M函数文件175

5.2 程序流程控制176

5.2.1 for…end循环结构176

5.2.2 while…end循环结构177

5.2.3 if…else…end条件转移结构178

5.2.4 switch…case开关结构178

5.2.5 try…catch…end试探结构179

5.2.6流程控制语句180

5.3 函数调用和参数传递183

5.3.1子函数和私有函数183

5.3.2局部变量和全局变量184

5.3.3函数的参数185

5.3.4程序举例188

5.4 M文件性能的优化和加速190

5.4.1 P码文件190

5.4.2M文件性能优化191

5.4.3 JIT和加速器193

5.5 内联函数195

5.6 利用函数句柄执行函数197

5.6.1函数句柄的创建197

5.6.2用feval命令执行函数198

5.7 利用泛函命令进行数值分析199

5.7.1求极小值199

5.7.2求过零点201

5.7.4微分方程的数值解202

5.7.3数值积分202

第6章 线性控制系统分析与设计205

6.1 线性系统的描述205

6.1.1状态空间描述法205

6.1.2传递函数描述法206

6.1.3零－极点描述法207

6.1.4 离散系统的数学描述208

6.2 线性系统模型之间的转换210

6.2.1连续系统模型之间的转换210

6.2.2连续系统与离散系统之间的转换214

6.2.3模型对象的属性216

6.3结构框图的模型表示219

6.4 线性系统的时域分析223

6.4.1零输入响应分析224

6.4.2脉冲响应分析225

6.4.3阶跃响应分析226

6.4.4任意输入的响应228

6.4.5 系统的结构参数229

6.5 线性系统的频域分析231

6.5.1频域特性231

6.5.2连续系统频域分析232

6.5.3幅值裕度和相角裕度235

6.5.4离散系统频域分析236

6.6 线性系统的根轨迹分析237

6.6.1绘制根轨迹237

6.6.2根轨迹的其他工具239

6.7 线性系统的状态空间设计242

6.7.1极点配置法242

6.7.2最优二次型设计243

7.1 演示一个Simulink的简单程序245

第7章 Simulink仿真环境245

7.2 Simulink文件操作和模型窗口247

7.2.1 Simulink文件操作247

7.2.2 Simulink模型窗口248

7.3 模型创建250

7.3.1模块操作250

7.3.2信号线操作251

7.3.3给模型添加文本注释252

7.4 Simulink基本模块253

7.4.1基本模块253

7.4.2常用模块的参数和属性设置255

7.5.1仿真设置260

7.5 复杂系统仿真与分析260

7.5.2连续系统仿真262

7.5.3 离散系统仿真265

7.5.4仿真结构参数化267

7.6 子系统与封装268

7.6.1建立子系统268

7.6.2条件执行子系统270

7.6.3子系统的封装272

7.7 用MATLAB命令创建和运行Simulink模型277

7.7.1用MATLAB命令创建Simulink模型277

7.7.2用MATLAB命令运行Simulink模块280

7.8以Simulink为基础的模块工具箱简介281

8.1 MATLAB应用接口282

8.1.1 MEX文件282

第8章 MATLAB的高级应用282

8.1.2使用MATLAB编译器生成MEX和EXE文件288

8.2 低级文件的输入、输出291

8.2.1打开和关闭文件291

8.2.2读写格式化数据292

8.2.3读写二进制数据294

8.2.4文件定位295

8.3图形文件转储297

8.4 Notebook298

8.4.1安装Notebook298

8.4.2启动Notebook298

8.4.3使用Notebook300

8.4.4在Notebook中使用MATLAB304

第2部分 习题307

实验1 MATLAB环境及命令窗口的使用317

第3部分 实验317

实验2 MATLAB数值计算327

实验3 MATLAB的符号计算337

实验4 MATLAB计算的可视化和GUI设计344

实验5 MATLAB程序设计354

实验6 线性控制系统分析与设计362

实验7 Simulink仿真环境371

附录A 模拟测试题379

附录B 习题答案381

附录C 模拟测试题答案402

附录D MATLAB的安装405

附录E 例题索引407

附录F 程序的调试412

附录G MATLAB主要函数命令分类416