第1部分 實(shí)用教程

第1章 MATLAB環(huán)境 1
1.1 MATLAB簡介 1
1.1.1 MATLAB的工具箱 1
1.1.2 MATLAB的特點(diǎn) 2
1.1.3 MATLAB的用戶文件 3
1.2 MATLAB的集成開發(fā)環(huán)境 4
1.2.1 面板與工具欄 4
1.2.2 命令行窗口 7
1.2.3 工作區(qū)窗口 10
1.2.4 命令歷史記錄窗口 12
1.2.5 變量編輯器窗口 13
1.2.6 M文件編輯/調(diào)試器窗口 14
1.2.7 當(dāng)前文件夾窗口 15
1.2.8 設(shè)置搜索路徑 16
1.3 一個簡單的實(shí)例 18
1.4 幫助系統(tǒng) 20
1.4.1 通過幫助窗口查看文檔 20
1.4.2 通過命令實(shí)現(xiàn)幫助 22
1.4.3 通過Web查找?guī)椭�信�?23
第2章 MATLAB數(shù)值計(jì)算 24
2.1 變量和數(shù)據(jù) 24
2.1.1 數(shù)據(jù)類型 24
2.1.2 常數(shù) 25
2.1.3 變量 26
2.2 矩陣和數(shù)組 27
2.2.1 矩陣輸入 27
2.2.2 矩陣元素 30
2.2.3 字符串 34
2.2.4 矩陣和數(shù)組運(yùn)算 37
2.2.5 多維數(shù)組 46
2.3 日期和時間 48
2.3.1 日期和時間的表示格式 49
2.3.2 日期和時間函數(shù) 49
2.4 稀疏矩陣 50
2.4.1 稀疏矩陣的建立 50
2.4.2 稀疏矩陣的存儲空間 52
2.4.3 稀疏矩陣的運(yùn)算 53
2.5 多項(xiàng)式 53
2.5.1 多項(xiàng)式的求值、求根和部分
分式展開 53
2.5.2 多項(xiàng)式的乘法、除法、微分
和積分 55
2.5.3 多項(xiàng)式擬合和插值 56
2.6 元胞數(shù)組和結(jié)構(gòu)數(shù)組 59
2.6.1 元胞數(shù)組 59
2.6.2 結(jié)構(gòu)數(shù)組 61
2.7 表格型和分類型 64
2.7.1 表格型 64
2.7.2 分類型 65
2.8 數(shù)據(jù)分析 66
2.8.1 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和相關(guān)分析 66
2.8.2 差分和積分 67
2.8.3 卷積和快速傅里葉變換 69
2.8.4 向量函數(shù) 71
第3章 MATLAB符號計(jì)算 72
3.1 符號表達(dá)式的建立 72
3.1.1 創(chuàng)建符號常量 72
3.1.2 創(chuàng)建符號變量和符號表達(dá)式 73
3.1.3 符號矩陣 74
3.2 符號表達(dá)式的代數(shù)運(yùn)算 76
3.2.1 符號表達(dá)式的運(yùn)算符和函數(shù) 76
3.2.2 符號數(shù)值任意精度控制和
運(yùn)算 77
3.2.3 符號對象與數(shù)值對象的轉(zhuǎn)換 78
3.3 符號表達(dá)式的操作和轉(zhuǎn)換 79
3.3.1 符號表達(dá)式中自由變量的
確定 79
3.3.2 符號表達(dá)式的化簡 80
3.3.3 符號表達(dá)式的替換 81
3.3.4 求反函數(shù)和復(fù)合函數(shù) 82
3.3.5 符號表達(dá)式的轉(zhuǎn)換 83
3.4 符號極限、微分、積分和級數(shù) 84
3.4.1 符號極限 84
3.4.2 符號微分 85
3.4.3 符號積分 86
3.4.4 符號級數(shù) 87
3.5 符號積分變換 88
3.5.1 傅里葉變換及其反變換 89
3.5.2 拉普拉斯變換及其反變換 89
3.5.3 Z變換及其反變換 91
3.6 符號方程的求解 92
3.6.1 代數(shù)方程 92
3.6.2 符號常微分方程 93
3.7 符號函數(shù)的可視化 93
3.7.1 符號函數(shù)的繪圖命令 93
3.7.2 圖形化的符號函數(shù)計(jì)算器 95
第4章 MATLAB計(jì)算的可視化和GUI設(shè)計(jì) 97
4.1 二維曲線的繪制 97
4.1.1 基本繪圖函數(shù) 97
4.1.2 繪制曲線的一般步驟 101
4.1.3 多個圖形的繪制方法 102
4.1.4 曲線的線形、顏色和數(shù)據(jù)
點(diǎn)形 104
4.1.5 設(shè)置坐標(biāo)軸和文字標(biāo)注 105
4.1.6 交互式圖形函數(shù) 109
4.2 圖形對象 110
4.2.1 句柄圖形體系 110
4.2.2 圖形對象的操作 110
4.3 MATLAB的特殊圖形繪制 116
4.3.1 條形圖 116
4.3.2 面積圖和實(shí)心圖 117
4.3.3 直方圖 118
4.3.4 餅圖 119
4.3.5 離散數(shù)據(jù)圖 120
4.3.6 對數(shù)坐標(biāo)和極坐標(biāo)圖 120
4.3.7 等高線圖 121
4.3.8 復(fù)向量圖 122
4.4 MATLAB的三維圖形繪制 123
4.4.1 繪制三維線圖函數(shù) 123
4.4.2 繪制三維網(wǎng)線圖和曲面圖 123
4.4.3 立體圖形與圖軸的控制 126
4.4.4 色彩的控制 127
4.5 圖形繪制工具 130
4.5.1 圖窗 130
4.5.2 圖形文件轉(zhuǎn)儲 131
4.6 對話框 132
4.7 用戶圖形界面設(shè)計(jì) 134
4.7.1 可視化的界面環(huán)境 135
4.7.2 菜單 135
4.7.3 控件 137
4.7.4 對象對齊工具、屬性檢查器和
對象瀏覽器 139
4.7.5 回調(diào)函數(shù) 140
第5章 MATLAB程序設(shè)計(jì) 141
5.1 程序流程控制 141
5.1.1 for…end循環(huán)結(jié)構(gòu) 141
5.1.2 while…end循環(huán)結(jié)構(gòu) 142
5.1.3 if…else…end條件轉(zhuǎn)移結(jié)構(gòu) 142
5.1.4 switch…case開關(guān)結(jié)構(gòu) 143
5.1.5 try…catch…end試探結(jié)構(gòu) 144
5.1.6 流程控制語句 145
5.1.7 循環(huán)結(jié)構(gòu)與動畫 146
5.2 M文件 150
5.2.1 M文件編輯器 150
5.2.2 M腳本文件 150
5.2.3 M函數(shù)文件 152
5.3 函數(shù)調(diào)用和參數(shù)傳遞 154
5.3.1 子函數(shù)和私有函數(shù) 154
5.3.2 局部變量和全局變量 155
5.3.3 嵌套函數(shù) 156
5.3.4 函數(shù)的參數(shù) 156
5.3.5 程序舉例 160
5.4 利用函數(shù)句柄執(zhí)行函數(shù) 163
5.4.1 函數(shù)句柄的創(chuàng)建及優(yōu)點(diǎn) 163
5.4.2 用feval命令執(zhí)行函數(shù) 164
5.5 利用泛函命令進(jìn)行數(shù)值分析 164
5.5.1 求極小值 165
5.5.2 求過零點(diǎn) 166
5.5.3 數(shù)值積分 167
5.5.4 微分方程的數(shù)值解 167
5.6 內(nèi)聯(lián)函數(shù) 169
5.7 M文件性能的優(yōu)化和加速 170
5.7.1 M文件性能優(yōu)化 170
5.7.2 P碼文件 171
第6章 線性控制系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì) 172
6.1 線性系統(tǒng)的描述 172
6.1.1 狀態(tài)空間描述法 172
6.1.2 傳遞函數(shù)描述法 173
6.1.3 零極點(diǎn)描述法 174
6.1.4 離散系統(tǒng)的數(shù)學(xué)描述 175
6.2 線性系統(tǒng)模型之間的轉(zhuǎn)換 177
6.2.1 連續(xù)系統(tǒng)模型之間的轉(zhuǎn)換 177
6.2.2 連續(xù)系統(tǒng)與離散系統(tǒng)之間的
轉(zhuǎn)換 179
6.2.3 模型對象的屬性 181
6.3 結(jié)構(gòu)框圖的模型表示 183
6.4 線性系統(tǒng)的時域分析 186
6.4.1 零輸入響應(yīng)分析 187
6.4.2 脈沖響應(yīng)分析 188
6.4.3 階躍響應(yīng)分析 189
6.4.4 任意輸入的響應(yīng) 190
6.4.5 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù) 192
6.5 線性系統(tǒng)的頻域分析 195
6.5.1 頻域特性 195
6.5.2 連續(xù)系統(tǒng)頻域特性 195
6.5.3 幅值裕度和相角裕度 199
6.5.4 閉環(huán)頻域特性的性能指標(biāo) 200
6.6 頻域特性校正 201
6.6.1 超前校正 201
6.6.2 滯后校正 202
6.7 線性系統(tǒng)的根軌跡分析 204
6.7.1 繪制根軌跡 204
6.7.2 根軌跡的其他工具 205
6.8 線性系統(tǒng)的圖形工具界面 208
6.8.1 LTI Viewer界面 208
6.8.2 SISO設(shè)計(jì)工具sisotool 210
6.8.3 PID Tuner 212
第7章 Simulink仿真環(huán)境 214
7.1 演示一個Simulink的簡單程序 214
7.2 Simulink文件操作和模型窗口 218
7.2.1 Simulink文件操作 218
7.2.2 Simulink模型窗口 218
7.3 模型創(chuàng)建 219
7.3.1 模塊操作 219
7.3.2 信號線操作 219
7.4 Simulink基本模塊 220
7.5 復(fù)雜系統(tǒng)仿真與分析 225
7.5.1 仿真設(shè)置 225
7.5.2 系統(tǒng)仿真舉例 228
7.5.3 仿真結(jié)構(gòu)參數(shù)化 235
7.6 子系統(tǒng)與封裝 236
7.6.1 建立子系統(tǒng) 236
7.6.2 條件執(zhí)行子系統(tǒng) 238
7.6.3 子系統(tǒng)的封裝 240
7.7 用MATLAB函數(shù)創(chuàng)建和運(yùn)行Simulink
模型 244
7.8 S函數(shù) 245
7.8.1 S函數(shù)簡介 246
7.8.2 S函數(shù)的編寫 247
7.8.3 S函數(shù)模塊的使用 248

第2部分 習(xí)題及參考答案

第1章 MATLAB環(huán)境 251
第2章 MATLAB數(shù)值計(jì)算 251
第3章 MATLAB符號計(jì)算 253
第4章 MATLAB計(jì)算的可視化和GUI
設(shè)計(jì) 254
第5章 MATLAB程序設(shè)計(jì) 256
第6章 線性控制系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì) 257
第7章 Simulink仿真環(huán)境 258


第3部分 實(shí)訓(xùn)

實(shí)訓(xùn)1 MATLAB環(huán)境 260
實(shí)訓(xùn)2 MATLAB數(shù)值計(jì)算 270
實(shí)訓(xùn)3 MATLAB符號計(jì)算 278
實(shí)訓(xùn)4 MATLAB計(jì)算的可視化和GUI設(shè)計(jì) 284
實(shí)訓(xùn)5 MATLAB程序設(shè)計(jì) 292
實(shí)訓(xùn)6 線性控制系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì) 299
實(shí)訓(xùn)7 Simulink仿真環(huán)境 308

第4部分 附錄

附錄A 程序的調(diào)試 317
A.1 錯誤類型 317
A.2 程序調(diào)試器 317
附錄B Publish發(fā)布 321
附錄C 教學(xué)視頻目錄（基于R2015b） 324
附錄D 網(wǎng)絡(luò)文檔索引 327
D.1 模擬測試題 327
D.2 模擬測試題參考答案 327
D.3 例題索引 327
D.4 曲線擬合與插值 327
D.5 低級文件輸入/輸出 327