本書介紹了MATLAB 工作環(huán)境、MATLAB 基礎、MATLAB 程序設計、MATLAB 科學計算、MATLAB 優(yōu)化設計, Image Acquisition Toolbox、Signal Processing Toolbox、Statistics and Machine Learning Toolbox 和 MATLAB Compiler 函數(shù)的使用,以及圖像處理、信號處理、控制系統(tǒng)的 MATLAB 應用,適合作為高等學校電類及相關(guān)專業(yè)的教材,也可作為管理、科研和工程技術(shù)人員的參考讀物。?
MATLAB是矩陣實驗室(Matrix Laboratory)的簡稱,是一種以矩陣運算為基礎的交互式程序語言。MATLAB軟件廣泛應用于科學和工程領域中的數(shù)值計算、數(shù)據(jù)分析、圖形繪制和工程設計等,已經(jīng)成為控制、信號處理、通信等領域的工具軟件之一。隨著在高等院校的推廣和應用,MATLAB已經(jīng)成為線性代數(shù)、數(shù)理統(tǒng)計、數(shù)學建模、電路基礎、信號與系統(tǒng)、自動控制、通信等課程的基本教學工具,成為攻讀相關(guān)學位的本科生和研究生必須掌握和精通的技能。
本教材的編寫應用OBE(outcome-based education,成果導向教育)理念,強調(diào)工程應用。針對電子機械類學生,結(jié)合典型實例,從MATLAB語法及編程基礎知識開始,引導學生掌握MATLAB在數(shù)學、物理、電路等專業(yè)基礎學科的應用,特別強調(diào)其在自動控制、機械設計及通信系統(tǒng)中的工程應用。在內(nèi)容編排中突出應用型人才培養(yǎng),理論以必需、夠用為度,注重應用。本教材中列舉了許多實用性強的應用范例,并配有完整的示例程序、習題參考答案、多媒體課件等教學資源,既方便教師選用,也為讀者節(jié)省了許多摸索時間,即學即用。另外,本教材僅提供專業(yè)領域所需的MATLAB基本知識,而非大全。如GUI(graphical user interface,圖形用戶界面)雖然是MATLAB非常重要的一個應用,但需要花費大量時間,因此不建議初學者學習而未列入本教材,有興趣的讀者可參見相關(guān)資料。
全書共1 1章,以MATLAB R2018b作為操作環(huán)境。第1章MATLAB概述,介紹MATLAB的特點、工作環(huán)境和幫助系統(tǒng);第2章MATLAB基本語法,介紹MATLAB的變量及其賦值、矩陣和數(shù)組運算及繪圖;第3章MATLAB程序設計,介紹M文件、流程控制及數(shù)據(jù)的導入和導出;第4章Simulink簡介,介紹Simulink的啟動、模塊庫及仿真簡例;第5章MATLAB計算,介紹MATLAB環(huán)境下多項式及其運算、插值和擬合、線性方程組求解、函數(shù)的零點和極值點、數(shù)值微積分以及符號計算;第6章MATLAB在普通物理學中的應用,介紹MATLAB在力學、電磁學、光學三個方面的應用;第7章MATLAB在電路中的應用,介紹MATLAB在電阻電路、動態(tài)電路、正弦穩(wěn)態(tài)電路中的編程應用及Simulink仿真;第8章MATLAB在自動控制原理中的應用,介紹MATLAB在線性定常系統(tǒng)數(shù)學模型、時域分析法、根軌跡分析法、頻域分析法、控制系統(tǒng)校正及設計中的應用;第9章MATLAB在機械工程設計中的應用,介紹MATLAB在連桿機構(gòu)、齒輪傳動、軸類零件設計及機械設計優(yōu)化問題中的應用;第10章MATLAB在信號與系統(tǒng)中的應用,介紹連續(xù)時間信號及離散時間信號的運算及繪圖;第11章MATLAB在通信系統(tǒng)中的應用,介紹MATLAB在模擬通信系統(tǒng)、數(shù)字調(diào)頻系統(tǒng)、信道編碼的建模與仿真以及在雷達信號處理項目中的應用。
本書可作為高等學校理工科專業(yè)學生的教材,也可供廣大工程技術(shù)人員與科研人員閱讀參考。
本書第1、3章由臺灣大葉大學周鵬程編寫,第2、4、5、7章由方桂娟編寫,第6章由肖榮輝編寫,第8章由羅文彬編寫,第9章由張璐編寫,第10章由福建三鋼閩光股份有限公司潘建洲編寫,第11章由邱思杰編寫,全書由方桂娟統(tǒng)稿。在本書編寫過程中,參閱了很多文獻資料,在此向這些文獻資料的作者表示感謝。
盡管全體編者都盡心盡力,但終因水平有限,書中難免存在不妥之處,懇請廣大讀者批評指正。
第1章 MATLAB概述
1.1 MATLAB簡介
1.2 MATLAB工作環(huán)境
1.3 MATLAB幫助系統(tǒng)
第2章 MATLAB基本語法
2.1 變量及其賦值
2.2 矩陣與數(shù)組(或陣列)
2.3 MATLAB繪圖
第3章 MATLAB程序設計
3.1 M腳本文件
3.2 MATLAB流程控制
3.3 M函數(shù)文件和局部變量
3.4 全局變量
3.5 導出和導入數(shù)據(jù)
第4章 Simulink簡介
4.1 Simulink的啟動
4.2 Simulink模塊庫
4.3 Simulink仿真
第5章 MATLAB計算
5.1 多項式及其運算
5.2 多項式插值和擬合
5.3 線性方程組的數(shù)值解
5.4 函數(shù)的零點和極值點
5.5 數(shù)值微積分
5.6 符號計算
第6章 MATLAB在普通物理學中的應用
6.1 MATLAB在力學中的應用
6.2 MATLAB在電磁學中的應用
6.3 MATLAB在光學中的應用
第7章 MATLAB在電路中的應用
7.1 電阻電路
7.2 動態(tài)電路
7.3 正弦穩(wěn)態(tài)電路
7.4 頻率響應
第8章 MATLAB在自動控制原理中的應用
8.1 控制系統(tǒng)數(shù)學模型
8.2 控制系統(tǒng)時域分析法
8.3 控制系統(tǒng)根軌跡分析法
8.4 控制系統(tǒng)頻域分析法
8.5 控制系統(tǒng)校正與綜合
第9章 MATLAB在機械工程設計中的應用
9.1 連桿機構(gòu)的運動設計和分析
9.2 齒輪傳動的設計計算
9.3 軸類零件的設計計算和分析
9.4 機械設計優(yōu)化問題分析
第10章 MATLAB在信號與系統(tǒng)中的應用
10.1 對連續(xù)時間信號及離散時間信號作圖
10.2 使用Simulink檢驗離散系統(tǒng)的線性條件
10.3 使用Simulink檢驗離散系統(tǒng)的非時變特性
10.4 連續(xù)時間卷積積分法
10.5 差分方程的仿真
10.6 傅氏級數(shù)及級數(shù)極限值
10.7 拉普拉斯變換的應用
10.8 Z變換的應用
10.9 快速傅里葉變換中WN的計算
10.10 連續(xù)時間信號的線頻譜
10.11 連續(xù)時間信號的離散頻譜
第11章 MATLAB在通信系統(tǒng)中的應用
11.1 MATLAB在模擬通信系統(tǒng)中的建模與仿真
……
附錄
參考文獻