MATLAB程序设计与典型应用

第1章 MATLAB简介 1

1.1 MATLAB概述 1

1.2 MATLAB环境 1

1.2.1 MATLAB安装 1

1.2.2 MATLAB启动与退出 4

1.3 MATLAB的开发环境 5

1.3.1 工作界面 5

1.3.2 命令窗口 6

1.3.3 当前目录浏览器窗口 8

1.3.4 工作空间浏览器窗口 9

1.3.5 历史命令窗口 10

1.3.6 数组编辑器窗口 11

1.4 MATLAB帮助系统 11

1.4.1 帮助命令 11

1.4.2 帮助窗口 12

1.4.3 演示系统 13

第2章 MATLAB数值计算及应用 15

2.1 MATLAB的数值计算基础 15

2.1.1 数据类型 15

2.1.2 常量和变量 18

2.1.3 数值计算应用的示例 19

2.2 MATLAB的数组、矩阵运算 20

2.2.1 数组与矩阵的概念 20

2.2.2 数组或矩阵元素的标识 21

2.2.3 数组与矩阵的输入 23

2.2.4 数组与矩阵的算术运算 25

2.2.5 向量及其运算 32

2.2.6 矩阵的特殊运算 35

2.2.7 数组的运算 44

2.2.8 字符串 47

2.3 MATLAB多项式及其运算 47

2.3.1 多项式求值 48

2.3.2 多项式求根 48

2.3.3 部分分式展开 49

2.3.4 多项式乘除 50

2.3.5 多项式的微积分 50

2.4 插值与拟合 51

2.4.1 一维插值问题 51

2.4.2 二维插值问题 52

2.4.3 曲线拟合 56

2.5 线性方程组求解 58

2.5.1 方程组解法 58

2.5.2 求线性方程组的通解 65

2.6 非线性方程与最优化问题 67

2.6.1 非线性方程数值求解 67

2.6.2 无约束最优化问题求解 69

2.6.3 有约束最优化问题求解 71

第3章 符号运算及应用 73

3.1 MATLAB符号运算基础 73

3.1.1 符号表达式 73

3.1.2 符号表达式的操作及代数运算 75

3.2 MATLAB符号微积分运算 82

3.2.1 符号极限运算 82

3.2.2 符号函数微分运算 82

3.2.3 符号函数积分运算 83

3.2.4 符号求和函数与级数展开函数 84

3.3 复变函数运算的MATLAB实现 86

3.3.1 复数的概念 86

3.3.2 复变量的函数 86

3.3.3 复数的生成及其矩阵创建 87

3.3.4 复数的几何意义 88

3.3.5 MATLAB在复数代数运算中的实现 90

第4章 MATLAB程序设计技术 93

4.1 MATLAB的控制语句 93

4.1.1 条件控制 93

4.1.2 循环控制 96

4.1.3 错误控制 98

4.2 M文件编程 99

4.2.1 M文件的分类介绍 99

4.2.2 函数调用和变量传递 101

4.2.3 数据导入与导出 107

4.2.4 示例分析 111

4.3 函数类型 118

4.3.1 主函数 118

4.3.2 子函数 119

4.3.3 私有函数 119

4.3.4 嵌套函数 120

4.3.5 重载函数 124

4.4 调试程序 124

4.4.1 调试程序介绍 124

4.4.2 MATLAB调试菜单 125

4.4.3 调试命令 126

第5章 MATLAB绘图功能 129

5.1 二维图形绘制 129

5.1.1 绘制二维曲线的常用函数 129

5.1.2 绘制图形的辅助操作 132

5.1.3 绘制二维图形的其他函数 137

5.2 三维图形绘制 141

5.2.1 绘制三维曲线的常用函数 141

5.2.2 三维曲面图绘制 142

5.2.3 其他三维图形绘制 146

5.2.4 透明度作图 147

5.2.5 立体可视化 148

5.3 图形颜色映像的应用 151

5.4 光照和材质处理 153

5.4.1 光照处理 153

5.4.2 材质处理 154

5.5 图像显示技术 156

5.5.1 图像简介 156

5.5.2 图像的读取 157

5.5.3 图像的显示 159

5.6 动画制作技术 159

第6章 MATLAB在模糊控制系统中的应用 161

6.1 模糊系统的MATLAB实现 161

6.1.1 模糊集简介 161

6.1.2 模糊推理系统与MATLAB应用 166

6.1.3 模糊推理系统的MATLAB模糊工具箱的图形界面实现法 166

6.2 MATLAB模糊逻辑工具箱命令函数及示例 173

6.3 MATLAB模糊逻辑工具箱命令函数应用示例 193

第7章 MATLAB在人工神经网络中的应用 197

7.1 人工神经网络介绍 197

7.2 感知器 197

7.2.1 感知器原理 198

7.2.2 感知器相关函数 199

7.2.3 感知器的MATLAB实现 202

7.3 线性神经网络 203

7.3.1 线性神经网络原理 204

7.3.2 线性神经网络相关函数 204

7.3.3 线性神经网络的MATLAB实现 206

7.4 BP网络 207

7.4.1 BP网络原理 207

7.4.2 BP网络相关函数 208

7.4.3 BP网络的MATLAB实现 217

7.5 径向基网络 218

7.5.1 径向基网络原理 218

7.5.2 径向基网络相关函数 219

7.5.3 径向基网络应用示例 222

7.6 回归网络 223

7.6.1 回归网络相关函数 223

7.6.2 回归网络的MATLAB实现 224

第8章 MATLAB在自动控制中的应用 227

8.1 控制系统模型 227

8.1.1 控制系统的描述与LTI对象 227

8.1.2 典型系统的生成 228

8.1.3 连续系统与采样系统之间的转换 230

8.2 控制系统的时域分析 231

8.2.1 时域分析的一般方法 231

8.2.2 常用时域分析函数 234

8.2.3 时域分析应用示例 237

8.3 根轨迹分析 238

8.3.1 模条件和角条件 239

8.3.2 绘制根轨迹的规则 239

8.3.3 根轨迹的应用示例 240

8.4 控制系统的频域分析 243

8.4.1 幅相频率特性 243

8.4.2 对数频率特性 245

8.4.3 对数幅相特性 248

8.5 系统校正 248

8.5.1 串联超前校正 248

8.5.2 串联滞后校正 251

8.5.3 串联滞后-超前校正 252

8.6 极点配置设计方法 255

8.6.1 Gura-Bass算法 255

8.6.2 Ackermann配置算法 256

第9章 MATLAB在数字信号中的应用 259

9.1 数字信号知识 259

9.1.1 信号产生 259

9.1.2 信号的运算 265

9.1.3 信号的抽取与插值 267

9.2 离散时间傅里叶变换 269

9.2.1 离散时间傅里叶变换定义及计算 269

9.2.2 离散时间傅里叶变换的特性 271

9.3 数字滤波器的分析与实现 273

9.3.1 数字滤波器知识 273

9.3.2 数字滤波器的分析与实现 274

9.4 IIR数字滤波器的设计法 278

9.4.1 冲激响应不变法 278

9.4.2 双线性变换法 279

9.4.3 IIR数字滤波器的频率变换设计法 279

9.5 FIR数字滤波器设计法 283

9.5.1 窗函数设计法 283

9.5.2 频率抽样法 286

9.5.3 MATLAB的其他相关函数 289

9.6 MATLAB实现功率谱估计 292

第10章 MATLAB外部程序接口应用 295

10.1 MATLAB数据接口 295

10.1.1 通用文件I/O操作 295

10.1.2 低级文件I/O操作 296

10.1.3 MAT文件及其应用 300

10.2 MATLAB编译器的配置 304

10.2.1 MATLAB编译器的配置 304

10.2.2 编译指令 305

10.3 MATLAB引擎 306

10.3.1 MATLAB DDE服务器与引擎库 306

10.3.2 C语言MATLAB引擎 307

10.3.3 Fortran语言MATLAB引擎 310

10.4 Visual C++与MATLAB接口 311

10.4.1 Visual C++调用MATLAB引擎 312

10.4.2 Visual C++使用数学函数库 312

10.4.3 Visual C++创建MAT文件 314

10.4.4 应用COM实现Visual C++与MATLAB的接口 316

第11章 MATLAB在其他领域的应用 323

11.1 MATLAB在电路中的应用 323

11.1.1 概述 323

11.1.2 MATLAB在电路中的应用示例 323

11.2 MATLAB在图像处理中的应用 326

11.2.1 图像变换 327

11.2.2 MATLAB实现图像的边缘检测 328

11.2.3 MATLAB在遥感中实现图像直方图的匹配 330

11.3 MATLAB在力学及工程结构中的应用 333

11.3.1 概述 333

11.3.2 MATLAB在力学及工程结构中的应用示例 333

11.4 MATLAB在优化设计中的应用 338

11.4.1 概述 338

11.4.2 MATLAB在优化设计中的应用示例 339

参考文献 342

序言/前言

《MATLAB程序设计与典型应用》结构清晰、内容丰富、论述翔实，适合学习MATLAB的本科生、研究生阅读，也可作为广大科研工作人员的参考用书。MATLAB语言是现今在工程研究领域应用范围很广的一门计算机语言。《MATLAB程序设计与典型应用》讲解了MATLAB语言运算、程序设计、图形表示，同时对MATLAB语言在工程中的经典应用进行了详细介绍。
《MATLAB程序设计与典型应用》共分11章，包括MATLAB简介、MATLAB数值计算及应用、符号运算及应用、MATLAB程序设计技术、MATLAB绘图功能、MATLAB在模糊控制系统中的应用、MATLAB在人工神经网络中的应用、MATLAB在自动控制中的应用、MATLAB在数字信号中的应用、MATLAB外部程序接口应用、MATLAB在其他领域的应用等内容。