仿真建模与MATLAB实用教程

第1章MATLAB入门

1.1MATLAB简介

1.1.1MATLAB的由来

1.1.2MATLAB的发展

1.1.3MATLAB语言的特点

1.1.4MATLAB的组成

1.1.5Simulink简介

1.2MATLAB的开发环境

1.2.1开发环境概览

1.2.2命令窗口

1.2.3工作空间

1.2.4历史命令

1.2.5工作目录

1.2.6编辑器

1.2.7设置路径

1.3MATLAB的在线帮助

1.3.1利用命令窗口获得帮助

1.3.2利用帮助浏览器获得帮助

第2章MATLAB的数据与数据类型

2.1数据的基本概念

2.1.1标量与向量

2.1.2数组与矩阵

2.1.3实数与复数

2.1.4常量与变量

2.1.5变量的命名规则

2.2数据的类型

2.2.1使用数据时的注意事项

2.2.2数值型

2.2.3字符型

2.2.4逻辑型

2.2.5结构体型

2.2.6元胞型

2.3数据类型的转换

2.3.1数值型数据之间的类型转换

2.3.2非负整数的进制转换

2.3.3数值型与字符型数据的转换

2.3.4元胞型与其他数据类型的转换

第3章数组、矩阵及其运算

3.1数组的创建

3.1.1数组的创建

3.1.2特殊数组的创建

3.1.3数组的大小

3.1.4数组的访问

3.1.5数组的组合、扩充、拆分与重组

3.2数组的运算

3.2.1关系运算

3.2.2逻辑运算

3.2.3数组的四则运算

3.2.4数组的集合运算

3.3矩阵的运算

3.3.1加减运算

3.3.2乘法运算

3.3.3除法运算

3.3.4乘方运算

3.4矩阵的求值运算

3.4.1计算矩阵的行列式值

3.4.2计算矩阵的逆与伪逆

3.4.3计算矩阵的秩

3.4.4计算矩阵的迹

3.4.5计算向量和矩阵的范数

3.4.6计算矩阵的条件数

3.4.7计算矩阵的最大无关组

3.4.8计算矩阵的特征值与特征向量

3.4.9计算矩阵的正交基

3.5矩阵的特殊运算

3.5.1矩阵的转置

3.5.2矩阵的旋转

3.5.3抽取对角线元素

3.5.4抽取上下三角阵

3.6特殊矩阵

3.6.1希尔伯特矩阵

3.6.2范德蒙德矩阵

3.6.3特普利茨矩阵

3.6.4伴随矩阵

3.6.5帕斯卡矩阵

3.6.6稀疏矩阵

3.7矩阵的分解

3.7.1三角分解

3.7.2奇异值分解

3.7.3正交分解

3.7.4Cholesky分解

3.7.5Schur分解

3.7.6特征值分解

第4章MATLAB的程序设计

4.1程序控制结构

4.1.1顺序结构

4.1.2选择结构

4.1.3循环结构

4.2程序的流程控制

4.2.1continue命令

4.2.2break命令

4.2.3return命令

4.3try-catch结构

4.4M文件

4.4.1M文件的命名规则

4.4.2脚本文件

4.4.3函数文件

4.5函数类型

4.5.1主函数

4.5.2子函数

4.5.3嵌套函数

4.5.4私有函数

4.5.5重载函数

4.5.6匿名函数

4.5.7利用全局变量传递参数

4.6程序的优化

4.6.1用数组运算取代循环

4.6.2尽量调用MATLAB函数

4.6.3使用循环时的注意事项

4.7实例分析

第5章MATLAB的数值计算

5.1多项式的计算

5.1.1生成多项式

5.1.2多项式的加减乘除

5.1.3多项式的求导

5.1.4多项式的求值

5.1.5多项式的求根

5.2插值计算

5.2.1一维数据的插值

5.2.2二维数据的插值

5.2.3一般分布的二维数据插值

5.3曲线拟合

5.3.1多项式拟合

5.3.2最小二乘拟合

5.4数据分析和统计

5.4.1基本的数据分析和统计

5.4.2协方差和相关系数

5.5概率统计

5.5.1随机变量的分布与数字特征

5.5.2参数估计

5.5.3假设检验

5.5.4方差分析

5.6数值积分

5.6.1一元函数的数值积分

5.6.2二元函数的数值积分

5.7数值微分

5.8方程的解

5.8.1线性方程组的解

5.8.2非线性方程的解

5.8.3非线性方程组的解

5.8.4无约束最优化问题

5.8.5有约束最优化问题

第6章MATLAB的文件操作

6.1对Excel数据表和Lotus1-2-3数据表的操作

6.1.1对Excel数据表的操作

6.1.2对Lotus1-2-3数据表的操作

6.2对图像文件的操作

6.2.1检查图像文件的相关信息

6.2.2读取图像文件

6.2.3保存图像文件

6.3对音频和视频文件的操作

6.3.1检查音频和视频文件的相关信息

6.3.2读取音频和视频文件

6.3.3保存音频和视频文件

6.4对ASCII文件的操作

6.4.1读取ASCII文件

6.4.2写入ASCII文件

6.5对MAT文件的操作

6.5.1读取MAT文件

6.5.2写入MAT文件

6.6用低端的I/O函数操作文件

6.6.1打开和关闭文件

6.6.2逐行读取文本文件

6.6.3读取二进制文件

6.6.4写入二进制文件

6.6.5控制文件句柄

第7章MATLAB的绘图

7.1基本二维绘图

7.2多图绘制与图形修饰

7.2.1多图绘制

7.2.2图形属性的设置

7.2.3图形的辅助说明

7.2.4设置坐标轴网格与坐标框

7.3特殊二维绘图命令

7.3.1绘制区域图

7.3.2绘制条形图

7.3.3绘制罗盘图

7.3.4绘制彗星图

7.3.5绘制等高线图

7.3.6绘制误差棒图

7.3.7绘制速度向量图和向量场图

7.3.8绘制直方图和饼图

7.3.9绘制填充图和伪彩色图

7.3.10绘制火柴杆图和阶梯图

7.3.11绘制极坐标图和对数坐标图

7.3.12ezplot和fplot绘图

7.4三维绘图命令

7.4.1派生的三维绘图命令

7.4.2mesh三维网格绘图

7.4.3surf三维曲面绘图

7.4.4标准三维曲面命令

7.5三维绘图的修饰

7.5.1改变视角

7.5.2设置光源

7.5.3设置色图

第8章图形用户界面的设计与实现

8.1图形对象基础

8.1.1图形对象

8.1.2图形对象句柄

8.1.3图形对象属性的获取与设置

8.2GUI基础

8.2.1启动

8.2.2Layout编辑器

8.2.3保存并运行

8.3设计GUI：曲线绘制及属性修改系统

8.3.1任务1-1：使用菜单编辑器进行GUI设计

8.3.2任务1-2：为设计好的GUI编写回调函数

8.3.3任务1-3：使用文本框、编辑框和按钮实现用户输入参数

8.3.4任务1-4：使用Slider实现用户输入参数

8.3.5任务1-5：在不同的坐标轴上绘图

8.3.6任务1-6：利用CheckBox控件实现加网格和去边框功能

8.4设计GUI：学生成绩查询系统

8.4.1MATLAB预定义的对话框

8.4.2任务2-1：使用uigetfile获取学生成绩表的路径和文件名

8.4.3任务2-2：使用Listbox显示学生姓名

8.4.4任务2-3：使用Pop-upMenu显示课程名单

8.4.5任务2-4：从列表框中选择要查看的学生姓名

8.4.6任务2-5：在表控件中显示查询结果

8.4.7任务2-6：使用图标设计器设计图标

8.4.8任务2-7：使用工具栏实现保存文件功能

8.5设计GUI：使用ActiveX控件

第9章Simulink概述

9.1启动Simulink

9.2模型窗口介绍

9.3建立模型

9.3.1选择模块

9.3.2模块的操作

9.3.3信号线的操作

9.3.4对模型进行注释

9.3.5模型的缩放

9.4运行模型

9.5查看仿真结果

9.5.1示波器参数的设置

9.5.2信号的组合

9.6向量和矩阵

9.7保存和打开已有模型

9.8处理大的模型

9.9常用的仿真参数配置

9.9.1Solver求解器

9.9.2Solver选项卡的参数设置

9.9.3DataImport/Export选项卡的参数设置

9.9.4Optimization选项卡的参数设置

9.9.5Diagnostics选项卡的参数设置

第10章常用模块库及数据的导入导出

10.1Simulink基本库简介

10.2Sources信源库与外部数据的导入

10.2.1Sources信源库介绍

10.2.2外部数据的导入

10.2.3从工作区导入模块参数

10.3Sinks信宿库与仿真数据的导出

10.3.1Sinks信宿库介绍

10.3.2FloatingScope悬浮示波器

10.3.3仿真数据的导出

10.4User-DefinedFunctions库

第11章动态系统的仿真与分析

11.1连续系统

11.1.1连续模块库介绍

11.1.2Integrator积分器

11.1.3采用积分器进行连续系统的仿真

11.1.4采用传递函数进行连续系统的仿真

11.1.5采用零-极点模块进行连续系统的仿真

11.1.6采用状态方程进行连续系统的仿真

11.1.74种连续系统仿真方法的比较

11.2离散系统

11.2.1离散模块库介绍

11.2.2UnitDelay单位延迟模块

11.2.3采用UnitDelay进行离散系统的仿真

11.2.4采用传递函数进行离散系统的仿真

11.2.5采用状态空间进行离散系统的仿真

11.2.6零阶保持器

11.2.7多速率的离散系统

11.3命令行仿真

11.3.1使用sim命令对系统进行仿真

11.3.2获取和设置仿真参数

11.3.3确定模型的状态

11.3.4寻找模型的平衡点

11.3.5模型的线性化

第12章子系统

12.1子系统的建立与基本操作

12.1.1建立子系统

12.1.2子系统的基本操作

12.2封装子系统

12.2.1封装子系统

12.2.2使用封装子系统

12.2.3修改封装子系统

12.3模块库技术

12.3.1建立模块库

12.3.2库模块与引用块的关联

12.3.3在库浏览器中加入自建模块库

12.4Simulink自带的子系统模块库

12.4.1Enable使能子系统

12.4.2Trigger触发子系统

12.4.3触发使能子系统

12.4.4SwitchCase子系统和SwitchCaseActionSubsystem子系统

12.4.5If系统和IfActionSubsystem子系统

MATLAB语言是目前世界上最为流行的科学计算语言之一。通过本书的学习，读者不仅能运用MATLAB语言进行科学计算，还能利用Simulink仿真工具完成系统的建模与分析。全书分为12章，内容包括MATLAB入门，MATLAB的数据与数据类型，数组、矩阵及其运算，MATLAB的程序设计，MATLAB的数值计算，MATLAB的文件操作，MATLAB的绘图，图形用户界面（GUI）的设计与实现，Simulink概述，常用模块库及数据的导入导出，动态系统的仿真与分析，子系统等。本书针对通识选修类、电子信息类或计算机科学与技术类的本科生和研究生而编写，内容丰富，实例典型，实用性强，既可作为MATLAB仿真建模的教材，也可作为广大科研和工程技术人员的参考书。

（1）学习用MATLAB语言进行科学计算。
（2）用Simulink仿真工具实现系统的建模与分析。
（3）内容丰富，实例典型，实用性强。