本書是基于MATLABR2015b產(chǎn)品族，以教程和實(shí)訓(xùn)緊密結(jié)合的形式，深入淺出地介紹了MATLAB的應(yīng)用。教程部分比較系統(tǒng)地介紹了MATLAB的運(yùn)行環(huán)境、MATLAB的基本運(yùn)算、數(shù)據(jù)的可視化、MATLAB符號(hào)運(yùn)算、MATLAB程序設(shè)計(jì)、MATLAB高級(jí)圖形設(shè)計(jì)、Simulink仿真應(yīng)用和線性控制系統(tǒng)的分析等內(nèi)容，以先講解后實(shí)例的方式，圖文并茂，突出應(yīng)用。實(shí)訓(xùn)部分與教程內(nèi)容相互配合，先提出知識(shí)要點(diǎn)，然后按部就班指導(dǎo)操作，在操作中提出修改，后給出自我練習(xí)，方便學(xué)生循序漸進(jìn)地上機(jī)操作，并對(duì)學(xué)生的掌握程度進(jìn)行檢驗(yàn)。本書可作為大學(xué)本科和�？朴嘘P(guān)課程的教材或教學(xué)參考書，也可作為MATLAB用戶學(xué)習(xí)和參考書，在目前的MATLAB教材市場(chǎng)上具有明顯特色。
MATLAB 是MathWorks 公司于1984 年開發(fā)的, 目前已經(jīng)發(fā)展成國際上最流行、應(yīng)用最廣泛的科學(xué)與工程計(jì)算軟件之一。MATLAB 集矩陣運(yùn)算、數(shù)值分析、圖形顯示和仿真等于一體, 被廣泛應(yīng)用于自動(dòng)控制、數(shù)學(xué)運(yùn)算、計(jì)算機(jī)技術(shù)、圖像信號(hào)處理、汽車工業(yè)和語音處理等行業(yè), 也是國內(nèi)外高校和研究部門進(jìn)行科學(xué)研究的重要工具之一。近年來, 隨著用戶量的擴(kuò)大, MathWorks 公司迅速地以每年兩個(gè)新版本的速度進(jìn)行升級(jí)。本書介紹的MATLABR2015b 產(chǎn)品族運(yùn)算功能和速度更快, 很多工具箱的功能更加完善, Simulink 功能更強(qiáng)。
本書于2008 年推出第1 版, 是以當(dāng)時(shí)流行的MATLAB 7. 3 版和Simulink 6. 5 版為平臺(tái)編寫的。本書出版后受到很多高校老師和學(xué)生的歡迎, 重印多次。因此于2013 年出版了第2版, 介紹的內(nèi)容以MATLAB R2010a 產(chǎn)品族為平臺(tái), 適應(yīng)了MATLAB 的版本升級(jí)。隨著MATLAB 的發(fā)展, 版本升級(jí)為每年兩個(gè)新版本, 因此再次對(duì)本書進(jìn)行修訂, 以MATLABR2015b 版本的環(huán)境界面進(jìn)行修改, 并對(duì)內(nèi)容進(jìn)行了部分調(diào)整和增刪。第1 章增加了Publish功能, 第4 章增加了Mupad Notebook, 第7 章增加了PID Tuner 等內(nèi)容, 例題也進(jìn)行了相應(yīng)的調(diào)整。
本書分教程和實(shí)訓(xùn)兩部分: 教程部分采用先講解后實(shí)例的方式, 前6 章較系統(tǒng)地介紹了MATLAB R2015b 的基本功能和應(yīng)用, 尤其是在第6 章的圖形用戶界面中詳細(xì)地介紹了MATLABR2015b 各控件的使用方法, 第7 章介紹了Simulink 的仿真環(huán)境, 第8 章全面介紹了運(yùn)用MATLAB 對(duì)線性控制系統(tǒng)的分析, 從實(shí)用的角度出發(fā), 圖文并茂。實(shí)訓(xùn)部分與教程內(nèi)容相互配合, 先提出知識(shí)要點(diǎn), 然后按部就班地指導(dǎo)操作, 并在操作中提出修改練習(xí), 最后以自我練習(xí)題引導(dǎo)學(xué)生思考和檢驗(yàn), 引導(dǎo)學(xué)生逐步掌握各章的知識(shí)。為方便用戶, 本書在書后配有例題索引, 所有的例題和教學(xué)課件都可以在網(wǎng)上下載, 在目前的MATLAB 教材市場(chǎng)中具有鮮明的特色。
本書內(nèi)容介紹深入淺出, 有豐富的例題和詳盡的操作指導(dǎo), 不僅適合于本科、專科的教學(xué), 也適合于廣大科研人員的各類培訓(xùn), 在畢業(yè)設(shè)計(jì)和研究生課程中都可以作為參考書。通過閱讀本書的教程, 結(jié)合實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)進(jìn)行練習(xí), 就能在較短的時(shí)間內(nèi)基本掌握MATLAB 的應(yīng)用技術(shù)。對(duì)于短課時(shí)課程(35 ~50 學(xué)時(shí)) 可以選擇本書的第1、2、3、4、5 和7 章的內(nèi)容授課, 對(duì)于長(zhǎng)課時(shí)課程(50 ~70 學(xué)時(shí)) 可以講授所有章節(jié)內(nèi)容, 對(duì)于非控制專業(yè)可以使用前7 章的內(nèi)容學(xué)習(xí)。
本書由南京師范大學(xué)曹弋主編, 南京師范大學(xué)張華參編, 并由南京師范大學(xué)王恩榮教授主審。
由于作者水平有限, 不當(dāng)之處在所難免, 懇請(qǐng)讀者批評(píng)指正。
主編E-mail: caoyi@ njnu. edu. cn編 者
前 言
第1 篇 MATLAB 教程 1
第1 章 MATLAB 概述 2
1. 1 MATLAB R2015b 簡(jiǎn)介 3
1. 1. 1 MATLAB 的系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 3
1. 1. 2 MATLAB 的特點(diǎn) 3
1. 1. 3 MATLAB 的工具箱 4
1. 2 MATLAB R2015b 的開發(fā)
環(huán)境 4
1. 2. 1 MATLAB R2015b 的環(huán)境
設(shè)置 5
1. 2. 2 工具欄 5
1. 2. 3 通用窗口 8
1. 3 MATLAB R2015b 的其他
管理 18
1. 3. 1 MATLAB 的文件格式 18
1. 3. 2 設(shè)置搜索路徑 20
1. 4 一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)例 22
1. 5 MATLAB 的發(fā)布功能 25
1. 6 MATLAB R2015b 的幫助
系統(tǒng) 28
1. 6. 1 使用幫助文檔 29
1. 6. 2 使用幫助命令 30
習(xí)題 31
第2 章 MATLAB 的基本運(yùn)算 33
2. 1 數(shù)據(jù)類型 33
2. 1. 1 常數(shù)和變量 34
2. 1. 2 整數(shù)和浮點(diǎn)數(shù) 35
2. 1. 3 復(fù)數(shù) 36
2. 2 矩陣和數(shù)組的算術(shù)運(yùn)算 37
2. 2. 1 數(shù)組的創(chuàng)建 37
2. 2. 2 數(shù)組的操作 39
2. 2. 3 矩陣和數(shù)組函數(shù) 43
2. 2. 4 矩陣和數(shù)組的算術(shù)運(yùn)算 46
2. 3 字符串 51
2. 3. 1 創(chuàng)建字符串 51
2. 3. 2 字符串函數(shù) 52
2. 4 日期和時(shí)間 56
2. 4. 1 日期和時(shí)間的表示格式 56
2. 4. 2 日期時(shí)間函數(shù) 56
2. 5 結(jié)構(gòu)體和元胞數(shù)組 58
2. 5. 1 元胞數(shù)組 58
2. 5. 2 結(jié)構(gòu)體 61
2. 6 表格型和分類型 64
2. 6. 1 表格型 64
2. 6. 2 分類型 65
2. 7 關(guān)系運(yùn)算和邏輯運(yùn)算 66
2. 7. 1 邏輯變量 66
2. 7. 2 關(guān)系運(yùn)算 67
2. 7. 3 邏輯運(yùn)算 67
2. 7. 4 運(yùn)算符優(yōu)先級(jí) 69
2. 8 數(shù)組的信息獲取 69
2. 9 多項(xiàng)式 71
2. 9. 1 多項(xiàng)式求根和求值 71
2. 9. 2 多項(xiàng)式的算術(shù)運(yùn)算 72
2. 9. 3 多項(xiàng)式的擬合與插值 74
習(xí)題 77
第3 章 數(shù)據(jù)的可視化 80
3. 1 二維繪圖 80
3. 1. 1 繪圖的一般步驟 80
3. 1. 2 基本繪圖函數(shù) 81
3. 1. 3 多個(gè)圖形的繪制 85
3. 1. 4 設(shè)置曲線繪制方式、坐標(biāo)軸
和圖形注釋 87
3. 2 特殊圖形和坐標(biāo)的繪制 93
3. 2. 1 特殊圖形繪制 93
3. 2. 2 特殊坐標(biāo)軸圖形繪制 99
目 錄Ⅴ
3. 3 MATLAB 的圖形窗口 100
3. 3. 1 圖形窗口界面 100
3. 3. 2 圖形的打印和輸出 103
3. 4 基本三維繪圖命令 105
3. 4. 1 三維曲線圖 105
3. 4. 2 三維曲面圖 105
3. 4. 3 設(shè)置視角和色彩 107
習(xí)題 109
第4 章 符號(hào)運(yùn)算 111
4. 1 符號(hào)對(duì)象的創(chuàng)建和使用 111
4. 1. 1 創(chuàng)建符號(hào)對(duì)象 112
4. 1. 2 符號(hào)常量和符號(hào)變量 113
4. 1. 3 符號(hào)表達(dá)式 114
4. 1. 4 符號(hào)矩陣 114
4. 2 符號(hào)對(duì)象的運(yùn)算 115
4. 2. 1 符號(hào)對(duì)象的基本運(yùn)算 115
4. 2. 2 任意精度的算術(shù)運(yùn)算 116
4. 3 符號(hào)表達(dá)式的變換 118
4. 3. 1 符號(hào)表達(dá)式中的自由符號(hào)
變量 118
4. 3. 2 符號(hào)表達(dá)式的化簡(jiǎn) 119
4. 3. 3 符號(hào)表達(dá)式的替換 120
4. 3. 4 計(jì)算反函數(shù)和復(fù)合函數(shù) 121
4. 3. 5 多項(xiàng)式符號(hào)表達(dá)式 122
4. 4 符號(hào)微積分、極限和級(jí)數(shù) 123
4. 4. 1 符號(hào)表達(dá)式的微積分 123
4. 4. 2 符號(hào)表達(dá)式的極限 125
4. 4. 3 符號(hào)表達(dá)式的級(jí)數(shù) 126
4. 5 符號(hào)積分變換 127
4. 5. 1 Fourier 變換 127
4. 5. 2 Laplace 變換 128
4. 5. 3 Z 變換 129
4. 6 符號(hào)方程的求解 130
4. 6. 1 代數(shù)方程的求解 130
4. 6. 2 微分方程的求解 131
4. 7 符號(hào)函數(shù)的可視化 132
4. 7. 1 符號(hào)函數(shù)計(jì)算器 132
4. 7. 2 泰勒級(jí)數(shù)計(jì)算器 132
4. 8 綜合舉例 133
4. 9 MuPAD Notebook 134
4. 9. 1 MuPAD Notebook 窗口 134
4. 9. 2 MuPAD 函數(shù)的使用 136
習(xí)題 137
第5 章 程序設(shè)計(jì)和M 文件 139
5. 1 程序控制 139
5. 1. 1 分支控制語句 139
5. 1. 2 循環(huán)控制語句 141
5. 1. 3 錯(cuò)誤控制語句 144
5. 1. 4 流程控制命令 145
5. 2 M 文件結(jié)構(gòu) 147
5. 2. 1 M 文件的一般結(jié)構(gòu) 147
5. 2. 2 M 文件編輯/ 調(diào)試器
窗口 148
5. 2. 3 M 腳本文件和M 函數(shù)
文件 149
5. 3 函數(shù)的使用 151
5. 3. 1 主函數(shù)和子函數(shù) 151
5. 3. 2 函數(shù)的輸入/輸出參數(shù) 153
5. 3. 3 局部變量、全局變量和
靜態(tài)變量 155
5. 3. 4 函數(shù)的工作過程和P 碼
文件 156
5. 4 函數(shù)句柄和inline 對(duì)象 158
5. 4. 1 函數(shù)句柄 158
5. 4. 2 inline 對(duì)象 160
5. 5 函數(shù)繪圖 161
5. 5. 1 fplot 命令 161
5. 5. 2 函數(shù)繪圖命令 161
5. 6 數(shù)值分析 163
5. 6. 1 求最小值和過零點(diǎn) 163
5. 6. 2 數(shù)值積分 164
5. 6. 3 微分方程組數(shù)值求解 165
習(xí)題 166
第6 章 MATLAB 高級(jí)圖形設(shè)計(jì) 169
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