精通MATLAB R2011a

第1章 基础准备及入门1第4章数值计算103第5章符号计算250第6章数据可视及探索359第8章Simulink交互式仿真486第9章图形用户界面(GUI)6059.1设计原则和一般步骤6059.1.1设计原则6059.1.2一般制作步骤6069.2借助GUIDE创建GUI6069.2.1GUIDE6071. GUIDE的启动6072. Preferences设置对版面编辑器的影响6073. GUIDE的功能分区6084. 待设计用户界面的性状预设609

第1章 基础准备及入门11.1MATLAB的安装和工具包选择11.2Desktop操作桌面的启动21.2.1MATLAB的启动21.2.2Desktop操作桌面简介21.3Command Window运行入门31.3.1Command Window指令窗简介31.3.2最简单的计算器使用法31.3.3数值、变量和表达式51. 数值的记述52. 变量命名规则53. MATLAB默认的数学常数54. 运算符和表达式75. 面向复数设计的运算——MATLAB特点之一86. 面向数组设计的运算——MATLAB特点之二111.4Command Window操作要旨141.4.1指令窗的显示方式141. 默认的输入显示方式142. 运算结果显示143. 显示方式的永久设置151.4.2指令行中的标点符号151.4.3常用控制指令171.4.4指令窗中指令行的编辑171.5历史指令窗(Command History)181.5.1Command History历史指令窗简介181.5.2历史指令的再运行191.6当前目录浏览器（Current Directory）、路径设置器和文件管理191.6.1当前目录浏览器简介201.6.2用户目录和当前目录设置211.6.3MATLAB的搜索路径211.6.4MATLAB搜索路径的扩展221. 何时需要修改搜索路径222. 利用设置路径对话框修改搜索路径223. 利用指令path设置路径221.7工作空间浏览器和变量编辑器231.7.1工作空间浏览器和变量可视化231.7.2工作空间的管理指令251. 查询指令who及whos252. 从工作空间中删除变量和函数的指令clear253. 整理工作空间内存碎片的指令pack251.7.3Variable Editor变量编辑器261.7.4数据文件和变量的存取261. 借助工作空间浏览器产生保存变量的MAT文件262. 借助输入向导Import Wizard向工作空间装载变量263. 存取数据的操作指令save和load271.8Editor/Debugger和脚本编写初步281.8.1Editor/Debugger M文件编辑器简介281.8.2M脚本文件编写初步291.9帮助系统及其使用301.9.1帮助体系的三大系统301.9.2常用帮助指令301. 函数搜索指令302. 词条搜索指令311.9.3Help 帮助浏览器321. 帮助浏览器的导出322. 帮助浏览器界面简介323. 帮助浏览器默认显示的利用34第2章数值数组及向量化运算392.1数值数组的创建和寻访392.1.1一维数组的创建391. 递增/减型一维数组的创建392. 其他类型一维数组的创建402.1.2二维数组的创建411. 小规模数组的直接输入法412. 中规模数组的数组编辑器创建法413. 中规模的M文件创建法424. 利用MATLAB函数创建数组432.1.3二维数组元素的标识和寻访451. 数组的维数和大小452. 数组的标识和寻访462.1.4数组的扩缩和特殊操作471. 数组的扩充和收缩472. 数组的特殊操作493. 数组操作函数512.2数组运算522.2.1数组运算的由来和规则521. 函数关系数值计算模型的分类522. 提高程序执行性能的三大措施523. 数组运算规则524. 数组运算符及数组运算函数532.2.2数组运算和向量化编程542.2.3数组特殊运算指令汇总572.3高维数组592.3.1高维数组的创建592.3.2高维数组的孤维删除612.3.3高维数组的维度重排622.4“非数”和“空”数组642.4.1非数NaN642.4.2“空”数组662.5关系操作和逻辑操作672.5.1关系操作672.5.2逻辑操作692.5.3常用逻辑函数71第3章字符串、胞元和构架数组723.1MATLAB的数据类型723.2字符串数组733.2.1串数组的属性和标识733.2.2复杂串数组的创建751. 多行字符串数组的创建752. 利用胞元数组创建复杂字符串773.2.3串转换函数783.2.4串操作函数823.3胞元数组823.3.1胞元数组的创建和显示831. 胞元标识寻访和内容编址寻访的不同832. 胞元数组的创建和显示833.3.2胞元数组的扩充、收缩和重组843.3.3胞元数组内容的获取和配置853.3.4胞元与数值数组之间的转换873.3.5对胞元数组运算的cellfun指令883.3.6胞元数组的操作函数汇总903.4构架数组903.4.1构架数组的创建和显示911. 直接创建法及显示912. 利用构造函数创建构架数组923.4.2构架数组域中内容的调取和设置933.4.3构架数组的扩缩、域的增删和域名重排963.4.4构架数组和胞元数组之间的转换973.4.5对构架域运算的structfun和arrayfun指令1003.4.6构架数组的操作函数汇总102第4章数值计算1034.1MATLAB的浮点数体系1034.2数值微积分1044.2.1数值极限1044.2.2数值差分1064.2.3数值积分（Numerical Integration）1081. 一元函数积分（Quadrature）1082. 样条法求一元数值积分1123. 用SIMULINK求一元数值积分1124.2.4多重数值积分1131. 常限重积分1132. 变限重积分1144.3矩阵分析1174.3.1矩阵运算和特征参数1171. 矩阵运算1172. 矩阵的标量特征参数1184.3.2奇异值分解和矩阵结构1191. 奇异值分解1192. 与奇异值相关的矩阵结构1194.4特征值分解和矩阵函数1234.4.1特征值分解问题1234.4.2矩阵的谱分解和矩阵函数1254.5解线性方程1264.5.1求解线性方程的相关指令1274.5.2线性方程矩阵除解法1274.5.3线性二乘问题的解1294.5.4一般代数方程的解1304.6随机数的产生及其特征描述1334.6.1随机数的产生及重现控制1331. 默认全局随机流的简明管理指令1332. 三种基本随机数发生指令1343. 用户随机流的创建和使用1364. 随机流的重现控制1405. 独立随机数序列和随机流的产生1436. 随机数重现控制旧版指令的使用建议1484.6.2数据样本分布可视化描述1494.6.3随机分布的数字特征及其统计量1501. 随机分布的中心位置统计量1502. 随机分布的聚散度统计量1513. 斜度和峭度高阶统计量1524.7多项式运算和卷积1574.7.1多项式的运算函数1571. 多项式表达方式的约定1572. 多项式运算函数1574.7.2卷积1611. 两有限长序列的卷积1612. 有限长序列与无限长序列的卷积1644.8多项式拟合和非线性最小二乘1654.8.1线性拟合和最小二乘1654.8.2多项式拟合1664.8.3非线性最小二乘拟合1721. 伪线性化处理1722. 非线性最小二乘拟合1724.9插值和样条1764.9.1一维插值1764.9.2高维函数的插值1794.9.3样条插值1814.9.4样条函数的应用1831. 样条函数的微积分1832. 样条函数的零点和最小值1864.10 Fourier分析1914.10.1快速Fourier变换和逆变换指令1914.10.2连续时间函数的Fourier级数展开1921. 展开系数的积分求取法1922. Fourier级数与DFT之间的数学联系1933. MATLAB算法实现1934.10.3利用DFT计算连续函数Fourier变换CFT2011. CFT与DFT之间的数学联系2012. MATLAB算法实现2024.11常微分方程2054.11.1常微分方程初值问题的解算2051. 求解初值问题的思路2052. 解算指令的调用格式2063. 解算指令的属性及其设置2074. 嵌套函数法传递解算参数2095. 匿名函数法传递解算参数2136. 带事件设置的微分方程解算2154.11.2常微分方程的边值问题解2181. bvp4c求解边值问题的思路2192. 求解边值问题的配套指令2203. 求解含未知参数的边值问题2224.12最小值优化问题2274.12.1MATLAB最小值优化指令概述2274.12.2单变量局域优化指令fminbnd2284.12.3多变量无约束局域优化指令fminsearch2324.12.4多变量约束局域优化指令fmincon2364.12.5GlobalSearch实施的全域优化242第5章符号计算2505.1符号对象的产生和识别2505.1.1基本符号对象的创建2501. 定义符号数字和符号常数2. 定义基本符号变量2513. 定义元符号表达式2515.1.2符号计算中的算符和函数指令2521. 符号计算中的算符2522. 符号计算中的函数指令2525.1.3符号对象、变量、自由变量的识别2531. 符号对象的识别2532. 符号变量及自由变量的认定2545.1.4符号运算机理和变量假设2591. 符号运算的工作机理2592. 对符号变量的限定性假设2593. 清除变量和撤销假设2605.1.5符号帮助及其他常用指令2631. 符号运作的帮助体系2632. 服务于符号运算的其他指令2675.2数字类型转换及符号表达式操作2685.2.1数字类型及转换2681. 三种数字类型及转换指令2682. 双精度数字向符号数字转换2693. 符号数字向双精度数字转换2744. 符号数字的任意精度表达形式2755.2.2符号表达式的简化操作2775.2.3表达式中的置换操作2801. 公因子法简化表达2802. 通用置换指令2825.3符号微积分2855.3.1极限和导数的符号计算2855.3.2序列/级数的符号求和2905.3.3符号积分2915.4微分方程的符号解法2955.4.1符号解法和数值解法的互补作用2955.4.2求微分方程符号解的一般指令2955.4.3微分方程符号解示例2965.5符号变换和符号卷积2995.5.1Fourier变换及其反变换2995.5.2Laplace变换及其反变换3035.5.3Z变换及其反变换3055.5.4符号卷积3085.6符号矩阵分析和代数方程解3095.6.1符号矩阵分析3095.6.2线性方程组的符号解3105.6.3一般代数方程组的解3115.7符号算法的综合应用3135.7.1三维根轨迹和数据探索3135.7.2代数状态方程求符号传递函数3191. 结构框图的代数状态方程解法3202. 信号流图的代数状态方程解法3223. 多输入、多输出系统传递矩阵的求取3245.8符号计算结果的可视化3265.8.1直接可视化符号表达式3261. 单独立变量符号函数的可视化3272. 双独立变量符号函数的可视化3295.8.2符号计算结果的数值化绘图3305.8.3可视化与数据探索3325.9符号计算资源的数值环境应用3355.9.1符号表达式、串操作及数值计算M码间的转换3355.9.2符号工具包资源表达式转换成M码函数3371. 转换指令matlabFunction3372. 把符号包资源转换成M码函数的示例3383. 把MuPAD资源转换为M码函数的示例3445.9.3用符号表达式创建Simulink用户模块3451. 转换指令emlBlock3452. 把符号包资源转换为Simulink模块的示例3465.10MuPAD资源的深层利用3495.10.1借助mfun调用MuPAD特殊函数3495.10.2直接调用MuPAD的函数3521. 非mfunlist列表MuPAD函数的调用步骤3532. 借助evalin运行MuPAD函数3533. 借助feval运行MuPAD函数356第6章数据可视及探索3596.1引导3596.1.1离散数据和离散函数的可视化3596.1.2连续函数的可视化3606.1.3可视化的一般步骤3621. 绘制二维图形的一般步骤3622. 绘制三维图形的一般步骤3636.2二维线图及修饰操作3646.2.1基本指令plot的调用格式3651. 基本调用格式3652. 衍生调用格式3663. 带属性设置的调用格式3676.2.2坐标控制和图形标识3691. 坐标轴的控制3692. 分格线和坐标框3713. 图形标识指令3714. 标识字符的精细控制3726.2.3多次叠绘、双纵坐标和多子图3751. 多次叠绘3752. 双纵坐标图3763. 多子图3776.3三维绘图及修饰操作3786.3.1三维线图指令plot33786.3.2三维曲面/网线图指令3791. 基本调用格式3792. 衍生调用格式3803. 色图colormap3814. 浓淡处理shading3816.3.3视点控制和图形的旋动3821. 视点控制view3822. 图形旋动rotate3836.3.4光照、材质和透视3841. 光照light3842. 材质处理material3843. 透明处理3866.3.5消隐、镂空和裁切3901. 网线的消隐3902. 图形的镂空3903. 图形的裁切3916.4高维可视化3926.4.1二维半图线3926.4.2准四维表现3936.4.3四维切片及等位线3946.5动态图形3966.5.1高层指令生成动态图形3961. 彗星状轨迹图3962. 色图的变幻3973. 影片动画3976.5.2低层指令生成实时动画3986.6特殊图形指令4016.6.1彩色份额图4011. 面域图area4012. 直方图bar, barh, bar3, bar3h4023. 饼图pie, pie34026.6.2有向线图4026.6.3多面体异形图4031. 德洛奈三角剖分和Voronoi图4032. 填色图fill,fill34043. 不规则数据的网线图和曲面图4054. 彩带图ribbon4066.6.4散点图scatter和plotmatrix4076.6.5泛函绘图指令fplot4086.7图像4096.7.1图像的类别和显示4106.7.2图像的读写4116.8图形窗的编辑探索功能4146.8.1图形窗的结构4141. 图形窗的功能分区4142. 图形窗工具条4153. 主要构件与对应菜单4166.8.2指令鼠标混合操作生成绘图文件4186.8.3数据探针4226.8.4数据刷4246.8.5数据链和数据联动427第7章M文件和函数句柄4327.1M码编程的基本构件4327.2MATLAB的数据流控制4347.2.1for循环和while循环控制4341. 循环结构的基本形式4342. 辅助控制指令continue和break4387.2.2if?elseif?else条件分支控制4407.2.3switch?case切换多分支控制4427.2.4try?catch容错控制4437.2.5编程用的其他指令4461. return返回和pause暂定4462. error出错信息和warning警告4473. 与键盘交互指令input和keyboard4477.3M文件和P文件4487.3.1M文件4481. M脚本文件4482. M函数文件4497.3.2P码文件的创建、查询和清除4527.4MATLAB的函数类别4537.4.1主函数和子函数4547.4.2匿名函数4567.4.3嵌套函数4567.5函数句柄4587.5.1函数作用域和优先等级4587.5.2函数句柄的创建4591. 直接函数句柄的创建法4592. 匿名函数句柄的创建法4597.5.3函数句柄的调用格式4601. 直接函数句柄调用格式4602. 匿名函数句柄调用格式4607.5.4观察函数句柄的内涵4617.6泛函演算指令4627.6.1eval4627.6.2feval4647.6.3内联对象4657.7变量的使用域和跨内存交换4667.7.1输入输出检测指令4667.7.2“变长度”输入输出量4677.7.3局域变量、全域变量和持存变量4717.7.4跨内存计算及赋值4721. 跨内存计算串表达式4722. 跨内存赋值4747.8编辑调试器的应用深入4757.8.1词串彩化和定界符匹配提示4751. 词串彩化4752. 定界符匹配提示4757.8.2M?Lint代码分析器4771. 检测信息的界面静态标识4772. 详细检测信息的鼠标动态获取4787.8.3M文件调试器4791. 直接调试法4802. 交互式调试器的界面4803. 调试器应用示例482第8章Simulink交互式仿真4868.1引导4868.1.1Simulink模型本质和一般结构4868.1.2创建块图模型的方法和基本环境4878.2连续系统建模4908.2.1微分方程建模和积分模块4901. 微分方程块图模型的创建和操作细节4902. 创建微分方程的向量化块图模型4983. 积分模块5018.2.2状态空间建模5031. 状态空间模块及其建模应用5032. 模型内存和模型浏览器5068.2.3传递函数建模及模型内存的操控5101. 单位脉冲信号的近似实现5102. 传递函数模块和非零初始系统建模5108.3子系统和分层模型5138.3.1创建简装子系统的套装法5148.3.2创建简装子系统的容器法5218.3.3精装子系统和装帧编辑器5238.4使能触发子系统5318.4.1使能子系统5311. 子系统结构和工作原理5312. 子系统非状态输出的两种形态5333. 子系统状态输出的四种形态5378.4.2触发子系统5391. 子系统的结构和工作原理5392. 子系统的三种触发方式5418.5Simulink的控制流5448.5.1For环5448.5.2While环5488.5.3If?else条件转向和信号合成5518.6离散时间系统和混合系统5548.6.1单位延迟模块和差分方程建模5551. 单位延迟模块5552. 差分方程的标量法建模5553. 差分方程组的向量建模法5588.6.2离散积分模块和混合系统5591. 离散时间积分模块5592. 混合系统的s变量替换法5608.6.3多速率系统的色彩标识5628.7Simulink的分析工具5638.7.1模型和模块信息的获取5631. 模型状态及输入输出特征的获取5632. 模型/模块参数的指令获知和设置5668.7.2用Sim指令运行Simulink模型5681. 运行块图模型的sim指令5682. sim指令的参数名/值设置法5693. sim指令的参数构架设置法 5708.7.3模型的线性化问题5721. 线性化的数学描述5722. 模型线性化5738.7.4系统平衡点和普通状态轨线图5778.7.5M码和Simulink模型的综合运用5801. 单步仿真和精良状态轨线图5802. 仿真模型和优化指令的协调5838.8数值计算方面的考虑5868.8.1微分方程解算器Solver5861. ode45和ode23运作机理简要5862. ode113运作机理简要5873. ode15s和ode23s运作机理简要5874. 不同解算器解Stiff方程的表现5878.8.2积分步长和容差5891. 积分步长的选择5891. 计算容差的选择5908.8.3代数环问题5908.9S函数模块的创建和应用5948.9.1S函数概述5948.9.2S函数模块及其运作机理5958.9.3M码S函数5961. 两个级别的M码S函数5962. 对二级M码S函数模版的注释5963. 二级M码S函数模块设计示例599第9章图形用户界面(GUI)6059.1设计原则和一般步骤6059.1.1设计原则6059.1.2一般制作步骤6069.2借助GUIDE创建GUI6069.2.1GUIDE6071. GUIDE的启动6072. Preferences设置对版面编辑器的影响6073. GUIDE的功能分区6084. 待设计用户界面的性状预设6095. 设计区的坐标参照和位置编排器6106. 控件组件属性值的初始设置6127. 创建界面的文件保存和重命名6149.2.2控件的运作机理及创建6151. 各控件的运作机理6152. 常需设置的控件通用属性6229.2.3GUI的创建示例6231. 二阶系统阶跃响应演示界面6232. 多指令输入的演示界面6349.2.4界面菜单和工具图标的创建6391. 标准菜单条和工具条的配置6392. 定制菜单的创建和变量handles的观察6423. 现场菜单创建和Tag属性应用6469.3全手工编程创建GUI6509.3.1采用M脚本文件创建用户界面6519.3.2采用嵌套函数创建用户界面655附录ANotebook658A.1Notebook的配置和启动658A.1.1Notebook的配置658A.1.2Notebook的启动6581. 创建新的Mbook文件6582. 打开已有的Mbook文件660A.2Mbook模板的使用660A.2.1输入细胞（群）的创建和运行6601. 细胞（群）6602. 基本操作6613. 输入细胞（群）操作示例661A.2.2Notebook菜单的其他选项6632. 整个Mbook文件的运行6633. 删去Mbook 文件所有输出细胞664A.2.3输出细胞的格式控制6641. 数据输出的表示形式控制6642. 图形的嵌入控制6653. 嵌入图形大小的控制6654. 嵌入图形的背景色问题665A.3使用Mbook模板的若干注意事项666附录B光盘使用说明667B.1光盘文件的结构667B.2关于光盘第一级目录和文件的说明667B.3光盘对软件环境的要求668B.4光盘文件的操作准备668B.5mbook目录上DOC文件的使用668B.6mfile目录上的M、MDL文件的使用669附录C索引670C.1MATLAB的标点及符号6701. 算术运算符Arithmetic operators6702. 关系运算符 Relational operators6703. 逻辑运算符 Logical operators6704. 特殊符号Special characters 671C.2MATLAB的函数及指令Functions and Commands671A a671B b672C c673D d674E e675F f676G g677H h678I i678J j 680K k 680L l 680M m 681N n 681O o 682P p 682Q q 683R r683S s684T t687U u687V v688W w688X x688Y y688Z z689C.3 Simulink的库模块689参考文献691

本书由纸质媒体和电子媒体有机结合而成。纸质媒体便于读者进行系统、全面、长时间连续地阅读，便于随心翻阅、浏览；而电子媒体向读者提供色彩信息和动态交互的软件环境，提供读者实践本书内容所需的各种文件。本书包含MATLAB使用和数学知识的丰富层次。编著本书有四个主要目的：（1）帮助初学者顺利跨入MATLAB大门；（2）全面、多层次、细致而深入地叙述MATLAB中数值、字符串、胞元、构架、逻辑、函数句柄六种重要数据类型的应用规则、相互配用和编程规范；（3）由浅入深地阐述MATLAB三种建模、分析、仿真环境——数值计算、符号计算和Simulink环境的特征和使用要领；（4）以实例讲述MATLAB代表的现代计算能力对传统算法和思维的影响。全书包含276个算例。所有算例的程序都是可靠、完整的。读者可以完整、准确地重现本书所提供的算例结果，以掌握要领，举一反三，到达灵活应用的境地。本书正文和算例所涉及的指令全部罗列在“附录C索引”中。该索引与目录组合，可为读者提供比较完善的快速查阅环境。随书光盘中包含：黑白纸质印刷版无法表现的各种彩色图形；用Mbook模板制作的“活性”的各章DOC文档；各算例运行所需的M文件和MAT数据文件；Simulink块图模型的MDL文件；图形用户界面的FIG文件。本书既可作为理工科院校研究生、本科生系统学习的教材，又可以作为广大科技工作者借助MATLAB进行科学计算及仿真的自学和参考用书。