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上篇 MATLAB教程1

第1章 概述1

1.1 MATLAB简介1

1.1.1 MATLAB的概况1

1.1.2 MATLAB产生的历史背景2

1.1.3 MATLAB的语言特点3

1.2 MATLAB的基本组成和特点4

1.2.1 MATLAB的语言部分4

1.2.2 MATLAB语言的传统优点4

1.2.3 MATLAB 7.0的新特点5

1.3 MATLAB界面简介6

1.3.1 启动按钮7

1.3.2 命令窗口7

1.3.3 命令历史窗口9

1.3.4 工作空间窗口9

1.3.5 当前目录浏览器11

1.4 MATLAB的帮助系统12

1.4.1 帮助浏览器12

1.4.2 help函数和doc函数13

1.5 Simulink13

1.5.1 Simulink的传统优点14

1.5.2 Simulink 6.0的特点14

1.6 MATLAB运算量14

1.7 矩阵运算15

1.8 应用举例16

小结17

思考题与习题18

第2章 程序设计19

2.1 M文件19

2.1.1 M文件的建立与编辑19

2.1.2 M文件的分类21

2.2 MATLAB 7.0程序控制22

2.2.1 顺序控制22

2.2.2 选择语句23

2.2.3 分支语句25

2.2.4 模块27

2.2.5 for循环语句28

2.2.6 while循环31

2.2.7 人机交互命令32

2.2.8 循环的嵌套33

2.3 函数文件34

2.3.1 函数文件格式34

2.3.2 函数调用36

2.3.3 函数所传递参数的可调性37

2.4 全局变量和局部变量38

2.5 类和对象39

2.6 文件操作41

2.6.1 文件的打开与关闭42

2.6.2 二进制文件读写操作42

2.6.3 文本文件读写操作43

2.6.4 数据文件定位44

小结45

思考题与习题45

第3章 线性代数中的数值计算46

3.1 线性方程组46

3.2 矩阵函数50

3.3 特殊矩阵51

3.4 矩阵的特征值与特征向量53

3.5 矩阵求逆57

3.6 稀疏矩阵59

小结63

思考题与习题63

第4章 微积分中的数值计算64

4.1 绘图64

4.2 极小化66

4.3 求零点67

4.4 积分68

4.5 微分70

4.6 微分方程72

4.7 M文件举例74

小结77

思考题与习题78

第5章 MATLAB符号运算79

5.1 符号对象79

5.1.1 创建符号变量和符号矩阵79

5.1.2 符号表达式的基本运算函数80

5.1.3 符号表达式的化简函数81

5.1.4 符号表达式的替换函数83

5.2 符号微积分84

5.2.1 符号极限84

5.2.2 符号求导85

5.2.3 符号积分85

5.2.4 积分变换86

5.3 符号代数方程的求解87

5.3.1 线性方程组的符号解87

5.3.2 一般代数方程组的解89

5.4 符号微分方程的求解91

5.4.1 符号解法和数值解法的互补作用91

5.4.2 求微分方程符号解的一般指令91

5.4.3 微分方程符号解示例91

5.5 利用MAPLE的深层符号计算资源93

5.5.1 经典特殊函数的调用93

5.5.2 MAPLE库函数在线帮助的检索树93

5.5.3 发挥MAPLE的计算潜力95

小结98

思考题与习题99

第6章 傅里叶分析100

6.1 快速傅里叶变换100

6.2 傅里叶级数102

6.3 离散余弦变换109

小结110

思考题与习题111

第7章 GUIDE设计112

7.1 导引112

7.2 图形用户界面的设计原则115

7.2.1 设计原则115

7.2.2 界面制作步骤116

7.3 界面菜单116

7.3.1 图形窗的标准菜单116

7.3.2 自制的用户菜单117

7.3.3 用户菜单的属性118

7.3.4 现场菜单的制作125

7.4 用户控件126

7.4.1 控件制作函数126

7.4.2 用户控件的种类127

7.4.3 控件制作示例127

7.5 由M函数文件产生用户菜单和控件133

7.5.1 利用全局变量编写用户界面函数文件133

7.5.2 利用UserData属性编写用户界面函数文件134

7.5.3 利用递归法编写用户界面函数文件135

7.6 图形用户界面设计工具137

7.6.1 界面设计工具的结构和调用指令138

7.6.2 交互式用户界面设计工具应用示例138

小结148

思考题与习题149

第8章 三维图形150

8.1 函数plot3150

8.2 改变视角152

8.3 两个变量的标量函数154

8.4 杂乱或散射数据的插值156

8.5 网格图157

8.6 曲面图160

8.7 等值线图164

8.8 三维数据的二维图166

8.9 其他函数170

8.10 动画172

小结174

思考题与习题175

第9章 Simulink仿真环境176

9.1 Simulink简介176

9.1.1 系统要求176

9.1.2 Simulink的安装177

9.1.3 Simulink入门177

9.1.4 界面与菜单179

9.2 Simulink模型的构建181

9.2.1 创建模型文件181

9.2.2 标准模块的选取181

9.2.3 模块的移动、删除和复制182

9.2.4 模块的连接182

9.2.5 模块属性的改变183

9.2.6 模型文件的保存184

9.3 连续系统建模185

9.3.1 线性系统185

9.3.2 非线性系统190

9.4 子系统的创建195

9.4.1 简装子系统及其应用196

9.4.2 精装子系统197

9.4.3 条件执行子系统202

9.5 离散时间系统和混合系统207

9.5.1 若干基本模块207

9.5.2 多速率离散时间系统208

9.5.3 离散-连续混合系统209

小结211

思考题与习题211

下篇 MATLAB应用212

第10章 信号与系统实验单元212

10.1 双口网络测试212

10.2 无源和有源滤波器的特性216

10.3 用同时分析法观测方波信号的频谱219

10.4 信号的抽样与抽样定理223

10.5 应用MATLAB实现周期信号的傅里叶级数分解与综合226

10.6 二阶系统的模拟229

章附录 测量仪器仪表工作原理与信号系统实验箱简介232

第11章 自动控制原理实验单元236

11.1 控制系统的阶跃响应236

11.2 控制系统的频率特性测量244

11.3 线性控制系统的稳定性分析249

11.4 控制系统频率特性仿真研究254

11.5 非线性系统的计算机仿真255

11.6 控制系统的品质及校正装置的应用255

11.7 极点配置全状态反馈控制256

11.8 状态反馈控制系统261

11.9 控制系统框图模型的Simulink表示264

第12章 自动控制原理课程设计单元266

12.1 控制系统的数学描述266

12.1.1 微分方程266

12.1.2 传递函数270

12.1.3 状态空间描述273

12.1.4 模型转换275

12.2 控制系统的校正278

12.2.1 单变量系统的两种主要校正方式278

12.2.2 超前校正、滞后校正及滞后超前校正278

12.2.3 串联校正举例281

12.3 MATLAB在控制理论中的应用285

12.3.1 概述285

12.3.2 控制系统函数全集291

12.3.3 应用实例293

附录A 工具箱函数汇总301

A1 统计工具箱函数301

A2 优化工具箱函数308

A3 样条工具箱函数310

A4 偏微分方程数值解工具箱函数311

附录B 常用函数314

附录C MATLAB的30个方法316

参考文献323