本書是基于MATLABR2015b產(chǎn)品族，以教程和實(shí)訓(xùn)緊密結(jié)合的形式，深入淺出地介紹了MATLAB的應(yīng)用。教程部分比較系統(tǒng)地介紹了MATLAB的運(yùn)行環(huán)境、MATLAB的基本運(yùn)算、數(shù)據(jù)的可視化、MATLAB符號(hào)運(yùn)算、MATLAB程序設(shè)計(jì)、MATLAB高級(jí)圖形設(shè)計(jì)、Simulink仿真應(yīng)用和線性控制系統(tǒng)的分析等內(nèi)容，以先講解后實(shí)例的方式，圖文并茂，突出應(yīng)用。實(shí)訓(xùn)部分與教程內(nèi)容相互配合，先提出知識(shí)要點(diǎn)，然后按部就班指導(dǎo)操作，在操作中提出修改，后給出自我練習(xí)，方便學(xué)生循序漸進(jìn)地上機(jī)操作，并對(duì)學(xué)生的掌握程度進(jìn)行檢驗(yàn)。本書可作為大學(xué)本科和�？朴嘘P(guān)課程的教材或教學(xué)參考書，也可作為MATLAB用戶學(xué)習(xí)和參考書，在目前的MATLAB教材市場(chǎng)上具有明顯特色。
MATLAB 是MathWorks 公司于1984 年開發(fā)的, 目前已經(jīng)發(fā)展成國(guó)際上最流行、應(yīng)用最廣泛的科學(xué)與工程計(jì)算軟件之一。MATLAB 集矩陣運(yùn)算、數(shù)值分析、圖形顯示和仿真等于一體, 被廣泛應(yīng)用于自動(dòng)控制、數(shù)學(xué)運(yùn)算、計(jì)算機(jī)技術(shù)、圖像信號(hào)處理、汽車工業(yè)和語(yǔ)音處理等行業(yè), 也是國(guó)內(nèi)外高校和研究部門進(jìn)行科學(xué)研究的重要工具之一。近年來, 隨著用戶量的擴(kuò)大, MathWorks 公司迅速地以每年兩個(gè)新版本的速度進(jìn)行升級(jí)。本書介紹的MATLABR2015b 產(chǎn)品族運(yùn)算功能和速度更快, 很多工具箱的功能更加完善, Simulink 功能更強(qiáng)。
本書于2008 年推出第1 版, 是以當(dāng)時(shí)流行的MATLAB 7. 3 版和Simulink 6. 5 版為平臺(tái)編寫的。本書出版后受到很多高校老師和學(xué)生的歡迎, 重印多次。因此于2013 年出版了第2版, 介紹的內(nèi)容以MATLAB R2010a 產(chǎn)品族為平臺(tái), 適應(yīng)了MATLAB 的版本升級(jí)。隨著MATLAB 的發(fā)展, 版本升級(jí)為每年兩個(gè)新版本, 因此再次對(duì)本書進(jìn)行修訂, 以MATLABR2015b 版本的環(huán)境界面進(jìn)行修改, 并對(duì)內(nèi)容進(jìn)行了部分調(diào)整和增刪。第1 章增加了Publish功能, 第4 章增加了Mupad Notebook, 第7 章增加了PID Tuner 等內(nèi)容, 例題也進(jìn)行了相應(yīng)的調(diào)整。
本書分教程和實(shí)訓(xùn)兩部分: 教程部分采用先講解后實(shí)例的方式, 前6 章較系統(tǒng)地介紹了MATLAB R2015b 的基本功能和應(yīng)用, 尤其是在第6 章的圖形用戶界面中詳細(xì)地介紹了MATLABR2015b 各控件的使用方法, 第7 章介紹了Simulink 的仿真環(huán)境, 第8 章全面介紹了運(yùn)用MATLAB 對(duì)線性控制系統(tǒng)的分析, 從實(shí)用的角度出發(fā), 圖文并茂。實(shí)訓(xùn)部分與教程內(nèi)容相互配合, 先提出知識(shí)要點(diǎn), 然后按部就班地指導(dǎo)操作, 并在操作中提出修改練習(xí), 最后以自我練習(xí)題引導(dǎo)學(xué)生思考和檢驗(yàn), 引導(dǎo)學(xué)生逐步掌握各章的知識(shí)。為方便用戶, 本書在書后配有例題索引, 所有的例題和教學(xué)課件都可以在網(wǎng)上下載, 在目前的MATLAB 教材市場(chǎng)中具有鮮明的特色。
本書內(nèi)容介紹深入淺出, 有豐富的例題和詳盡的操作指導(dǎo), 不僅適合于本科、�？频慕虒W(xué), 也適合于廣大科研人員的各類培訓(xùn), 在畢業(yè)設(shè)計(jì)和研究生課程中都可以作為參考書。通過閱讀本書的教程, 結(jié)合實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)進(jìn)行練習(xí), 就能在較短的時(shí)間內(nèi)基本掌握MATLAB 的應(yīng)用技術(shù)。對(duì)于短課時(shí)課程(35 ~50 學(xué)時(shí)) 可以選擇本書的第1、2、3、4、5 和7 章的內(nèi)容授課, 對(duì)于長(zhǎng)課時(shí)課程(50 ~70 學(xué)時(shí)) 可以講授所有章節(jié)內(nèi)容, 對(duì)于非控制專業(yè)可以使用前7 章的內(nèi)容學(xué)習(xí)。
本書由南京師范大學(xué)曹弋主編, 南京師范大學(xué)張華參編, 并由南京師范大學(xué)王恩榮教授主審。
由于作者水平有限, 不當(dāng)之處在所難免, 懇請(qǐng)讀者批評(píng)指正。
主編E-mail: caoyi@ njnu. edu. cn編 者
前 言
第1 篇 MATLAB 教程 1
第1 章 MATLAB 概述 2
1. 1 MATLAB R2015b 簡(jiǎn)介 3
1. 1. 1 MATLAB 的系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 3
1. 1. 2 MATLAB 的特點(diǎn) 3
1. 1. 3 MATLAB 的工具箱 4
1. 2 MATLAB R2015b 的開發(fā)
環(huán)境 4
1. 2. 1 MATLAB R2015b 的環(huán)境
設(shè)置 5
1. 2. 2 工具欄 5
1. 2. 3 通用窗口 8
1. 3 MATLAB R2015b 的其他
管理 18
1. 3. 1 MATLAB 的文件格式 18
1. 3. 2 設(shè)置搜索路徑 20
1. 4 一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)例 22
1. 5 MATLAB 的發(fā)布功能 25
1. 6 MATLAB R2015b 的幫助
系統(tǒng) 28
1. 6. 1 使用幫助文檔 29
1. 6. 2 使用幫助命令 30
習(xí)題 31
第2 章 MATLAB 的基本運(yùn)算 33
2. 1 數(shù)據(jù)類型 33
2. 1. 1 常數(shù)和變量 34
2. 1. 2 整數(shù)和浮點(diǎn)數(shù) 35
2. 1. 3 復(fù)數(shù) 36
2. 2 矩陣和數(shù)組的算術(shù)運(yùn)算 37
2. 2. 1 數(shù)組的創(chuàng)建 37
2. 2. 2 數(shù)組的操作 39
2. 2. 3 矩陣和數(shù)組函數(shù) 43
2. 2. 4 矩陣和數(shù)組的算術(shù)運(yùn)算 46
2. 3 字符串 51
2. 3. 1 創(chuàng)建字符串 51
2. 3. 2 字符串函數(shù) 52
2. 4 日期和時(shí)間 56
2. 4. 1 日期和時(shí)間的表示格式 56
2. 4. 2 日期時(shí)間函數(shù) 56
2. 5 結(jié)構(gòu)體和元胞數(shù)組 58
2. 5. 1 元胞數(shù)組 58
2. 5. 2 結(jié)構(gòu)體 61
2. 6 表格型和分類型 64
2. 6. 1 表格型 64
2. 6. 2 分類型 65
2. 7 關(guān)系運(yùn)算和邏輯運(yùn)算 66
2. 7. 1 邏輯變量 66
2. 7. 2 關(guān)系運(yùn)算 67
2. 7. 3 邏輯運(yùn)算 67
2. 7. 4 運(yùn)算符優(yōu)先級(jí) 69
2. 8 數(shù)組的信息獲取 69
2. 9 多項(xiàng)式 71
2. 9. 1 多項(xiàng)式求根和求值 71
2. 9. 2 多項(xiàng)式的算術(shù)運(yùn)算 72
2. 9. 3 多項(xiàng)式的擬合與插值 74
習(xí)題 77
第3 章 數(shù)據(jù)的可視化 80
3. 1 二維繪圖 80
3. 1. 1 繪圖的一般步驟 80
3. 1. 2 基本繪圖函數(shù) 81
3. 1. 3 多個(gè)圖形的繪制 85
3. 1. 4 設(shè)置曲線繪制方式、坐標(biāo)軸
和圖形注釋 87
3. 2 特殊圖形和坐標(biāo)的繪制 93
3. 2. 1 特殊圖形繪制 93
3. 2. 2 特殊坐標(biāo)軸圖形繪制 99
目 錄Ⅴ
3. 3 MATLAB 的圖形窗口 100
3. 3. 1 圖形窗口界面 100
3. 3. 2 圖形的打印和輸出 103
3. 4 基本三維繪圖命令 105
3. 4. 1 三維曲線圖 105
3. 4. 2 三維曲面圖 105
3. 4. 3 設(shè)置視角和色彩 107
習(xí)題 109
第4 章 符號(hào)運(yùn)算 111
4. 1 符號(hào)對(duì)象的創(chuàng)建和使用 111
4. 1. 1 創(chuàng)建符號(hào)對(duì)象 112
4. 1. 2 符號(hào)常量和符號(hào)變量 113
4. 1. 3 符號(hào)表達(dá)式 114
4. 1. 4 符號(hào)矩陣 114
4. 2 符號(hào)對(duì)象的運(yùn)算 115
4. 2. 1 符號(hào)對(duì)象的基本運(yùn)算 115
4. 2. 2 任意精度的算術(shù)運(yùn)算 116
4. 3 符號(hào)表達(dá)式的變換 118
4. 3. 1 符號(hào)表達(dá)式中的自由符號(hào)
變量 118
4. 3. 2 符號(hào)表達(dá)式的化簡(jiǎn) 119
4. 3. 3 符號(hào)表達(dá)式的替換 120
4. 3. 4 計(jì)算反函數(shù)和復(fù)合函數(shù) 121
4. 3. 5 多項(xiàng)式符號(hào)表達(dá)式 122
4. 4 符號(hào)微積分、極限和級(jí)數(shù) 123
4. 4. 1 符號(hào)表達(dá)式的微積分 123
4. 4. 2 符號(hào)表達(dá)式的極限 125
4. 4. 3 符號(hào)表達(dá)式的級(jí)數(shù) 126
4. 5 符號(hào)積分變換 127
4. 5. 1 Fourier 變換 127
4. 5. 2 Laplace 變換 128
4. 5. 3 Z 變換 129
4. 6 符號(hào)方程的求解 130
4. 6. 1 代數(shù)方程的求解 130
4. 6. 2 微分方程的求解 131
4. 7 符號(hào)函數(shù)的可視化 132
4. 7. 1 符號(hào)函數(shù)計(jì)算器 132
4. 7. 2 泰勒級(jí)數(shù)計(jì)算器 132
4. 8 綜合舉例 133
4. 9 MuPAD Notebook 134
4. 9. 1 MuPAD Notebook 窗口 134
4. 9. 2 MuPAD 函數(shù)的使用 136
習(xí)題 137
第5 章 程序設(shè)計(jì)和M 文件 139
5. 1 程序控制 139
5. 1. 1 分支控制語(yǔ)句 139
5. 1. 2 循環(huán)控制語(yǔ)句 141
5. 1. 3 錯(cuò)誤控制語(yǔ)句 144
5. 1. 4 流程控制命令 145
5. 2 M 文件結(jié)構(gòu) 147
5. 2. 1 M 文件的一般結(jié)構(gòu) 147
5. 2. 2 M 文件編輯/ 調(diào)試器
窗口 148
5. 2. 3 M 腳本文件和M 函數(shù)
文件 149
5. 3 函數(shù)的使用 151
5. 3. 1 主函數(shù)和子函數(shù) 151
5. 3. 2 函數(shù)的輸入/輸出參數(shù) 153
5. 3. 3 局部變量、全局變量和
靜態(tài)變量 155
5. 3. 4 函數(shù)的工作過程和P 碼
文件 156
5. 4 函數(shù)句柄和inline 對(duì)象 158
5. 4. 1 函數(shù)句柄 158
5. 4. 2 inline 對(duì)象 160
5. 5 函數(shù)繪圖 161
5. 5. 1 fplot 命令 161
5. 5. 2 函數(shù)繪圖命令 161
5. 6 數(shù)值分析 163
5. 6. 1 求最小值和過零點(diǎn) 163
5. 6. 2 數(shù)值積分 164
5. 6. 3 微分方程組數(shù)值求解 165
習(xí)題 166
第6 章 MATLAB 高級(jí)圖形設(shè)計(jì) 169
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