目錄
前言
第1章 概述 1
1.1 MATLAB 1
1.2 MATLAB主要功能 1
1.2.1 數值分析 1
1.2.2 數據分析和可視化 1
1.2.3 編程和算法開發(fā) 2
1.2.4 應用程序開發(fā)和部署 3
1.3 MATLAB操作界面 3
1.3.1 主頁/繪圖/應用程序菜單 4
1.3.2 命令行窗口 5
1.3.3 當前文件夾 5
1.3.4 工作區(qū) 6
1.3.5 搜索路徑設置 6
1.4 MATLAB幫助系統(tǒng) 6
第2章 語法 8
2.1 基本概念 8
2.1.1 數據類型 8
2.1.2 變量 9
2.1.3 基本語句 10
2.2 數組的創(chuàng)建 10
2.2.1 向量、矩陣與數組 10
2.2.2 簡單數組創(chuàng)建方式 11
2.2.3 特殊數組創(chuàng)建方式 11
2.2.4 用M文件創(chuàng)建和保存數組 12
2.2.5 用MATLAB編輯器創(chuàng)建數組 12
2.2.6 數組的合并 13
2.3 數組的尋址與賦值 14
2.3.1 數組的尋址 14
2.3.2 數組的賦值 15
2.4 數組的擴展與刪除 15
2.4.1 數組的擴展 15
2.4.2 數組的刪除 16
2.5 數組運算和矩陣運算 16
2.5.1 數組運算 17
2.5.2 矩陣運算 17
2.6 矩陣分解 18
2.6.1 行列式、逆和秩 18
2.6.2 Cholesky分解 19
2.6.3 LU分解 20
2.6.4 QR分解 21
2.6.5 奇異值分解 21
2.6.6 特征值分解 22
2.7 運算符 22
2.7.1 數學運算符 22
2.7.2 關系運算符 22
2.7.3 邏輯運算符 23
2.7.4 位運算符 25
2.7.5 集合運算符 25
2.7.6 運算符優(yōu)先級 26
2.8 字符與字符串 27
2.8.1 字符串的創(chuàng)建、尋訪及存儲形式 27
2.8.2 字符串數組的創(chuàng)建 28
2.8.3 字符串的比較 28
2.8.4 字符串的查找與替換 29
2.8.5 字符串的類型轉換 30
2.8.6 其他字符串常用函數 31
2.9 多項式計算 31
2.9.1 多項式的創(chuàng)建 31
2.9.2 多項式運算函數 32
2.10 M文件 33
2.10.1 M文件編輯器 33
2.10.2 M腳本文件 34
2.10.3 M函數文件 35
2.11 流程控_37
2.11.1 順序結構 37
2.11.2 分支結構 38
2.11.3 循環(huán)結構 40
2.11.4 其他結構 41
第3章 繪圖 43
3.1 繪制二維圖形 43
3.1.1 使用plot命令繪制二維曲線 43
3.1.2 使用plotyy命令繪制雙坐標軸曲線 45
3.1.3 iplot命令和ezplot命令 45
3.2 圖形格式化和注釋 47
3.2.1 圖線樣式設置 47
3.2.2 多子圖輸出 48
3.2.3 合并輸出 49
3.2.4 圖形標識 50
3.2.5 坐標軸設置 51
3.3 繪制三維圖形 53
3.3.1 使用plot 3命令繪制三維曲線 53
3.3.2 使用mesh命令繪制三維曲面 54
3.3.3 mesh相關命令及等高線圖繪制 55
3.3.4 使用surf命令繪制三維曲面 56
3.3.5 簡易三維圖形命令 57
3.4 圖形的可視化編輯 58
3.4.1 創(chuàng)建圖形窗口命令figure 58
3.4.2 使用繪圖工具繪制和編輯圖形 59
3.4.3 使用圖形工具菜單進行圖形數據分析 61
第4章 數值計算 64
4.1 線性方程組的數值解 64
4.1.1 左除法直接求解 64
4.1.2 利用逆矩陣求解 65
4.1.3 采用矩陣的分解求解 67
4.1.4 齊次線性方程組非零解 68
4.2 非線性方程(組)的數值解 69
4.2.1 使用fzero求解一元非線性方程 69
4.2.2 使用solve命令求解非線性方程(組) 70
4.2.3 使用roots命令求解多項式方程 71
4.2.4 使用fsolve命令求解非線性方程(組) 71
4.3 數值微積分 72
4.3.1 使用diff命令實現數值微分 72
4.3.2 一元函數數值積分 73
4.3.3 梯形數值積分命令trapz 74
4.3.4 矩形區(qū)域二重數值積分命令dblquad 74
4.3.5 三重數值積分命令triplequad 75
4.4 常微分方程的數值解 75
4.4.1 常微分方程初值問題 75
4.4.2 一階常微分方程初值問題的求解 76
4.4.3 高階常微分方程初值問題的求解 77
4.4.4 常微分方程邊值問題及求解 78
4.5 函數插值 79
4.5.1 使用interpl命令進行一維插值 79
4.5.2 使用interp 2命令進行二維插值 81
4.5.3 使用spline命令進行樣條插值 83
4.6 曲線擬合 84
4.6.1 使用ployfit命令進行多項式擬合 84
4.6.2 非線性最小二乘擬合命令lsqcurvefit 86
4.6.3 曲線擬合工具箱 87
第5章 符號計算 89
5.1 使用syms命令創(chuàng)建符號對象 89
5.2 使用sym命令創(chuàng)建符號數字 90
5.3 化簡符號表達式 90
5.4 符號表達式的變量替代 91
5.5 符號表達式的微積分 91
5.6 求解符號方程 92
5.7 符號表達式繪圖 93
5.8 使用MuPAD記事本 96
5.8.1 MuPAD語法基礎 96
5.8.2 MuPAD微積分運算 98
5.8.3 MuPAD矩陣運算 99
5.8.4 MuPAD符號表達式化簡 99
5.8.5 MuPAD解方程和解不等式 100
5.8.6 MuPAD繪圖 100
第6章 優(yōu)化工具箱及應用 103
6.1 優(yōu)化工具箱概述 103
6.1.1 優(yōu)化工具箱的功能 103
6.1.2 優(yōu)化工具箱的特色 103
6.1.3 優(yōu)化工具箱函數 104
6.2 優(yōu)化工具箱圖形界面GUI 106
6.2.1 啟動優(yōu)化工具箱GUI 106
6.2.2 優(yōu)化工具箱GUI介紹 106
6.2.3 使用GUI解優(yōu)化問題的步驟 108
6.3 無約束極值問題 110
6.3.1 無約束極小值命令fininunc 110
6.3.2 無約束極小值命令fininsearch 1ll
6.4 約束極值問題 112
6.4.1 一元函數極小值命令fininbnd 112
6.4.2 多變量約束極小值命令finincon 113
6.4.3 半無限約束極小值命令fseminf 114
6.5 線性規(guī)劃和混合整數規(guī)劃 116
6.5.1 線性規(guī)劃命令linprog 116
6.5.2 混合整數規(guī)劃命令intlinprog 117
6.6 二次規(guī)劃 118
6.7 最小二乘優(yōu)化 119
6.7.1 約束線性最小二乘優(yōu)化命令lsqlin 119
6.7.2 非線性最小二乘優(yōu)化命令 120
6.8 基于優(yōu)化工具箱的曲柄搖桿機構設計 121
第7章 Simulink及控制系統(tǒng)應用 124
7.1 Simulink簡介 124
7.2 Simulink啟動 125
7.3 Simulink建模基礎 127
7.3.1 模塊的基本操作 127
7.3.2 模塊的連接 128
7.3.3 顯示端口數據類型 129
7.3.4 模型注釋 130
7.3.5 Simulink常用模塊庫 130
7.4 Simulink仿真環(huán)境的設置 132
7.4.1 求解器設置 132
7.4.2 仿真數據的輸入/？出設置 133
7.4.3 診斷設置 135
7.5 Simulink建模舉例 135
7.5.1 簡單數學等式的模型建立 135
7.5.2 連續(xù)系統(tǒng)的模型建立 136
7.5.3 最優(yōu)框圖數學模型的建立 138
7.6 Simulink的子系統(tǒng) 140
7.6.1 子系統(tǒng)的建立 140
7.6.2 子系統(tǒng)的封裝 141
7.6.3 條件子系統(tǒng) 146
7.7 SimulinkS-函數 147
7.7.1 S-函數 147
7.7.2 S-函數的工作機理 148
7.7.3 S-函數的建立 148
7.7.4 用M文件創(chuàng)建S-函數實例 150
7.8 控制系統(tǒng)的仿真 152
7.8.1 控制系統(tǒng)數學建模 152
7.8.2 線性系統(tǒng)的時域分析 157
7.8.3 線性系統(tǒng)的根軌跡 158
7.8.4 線性系統(tǒng)的頻域分析 159
第8章 Simulink在機構學中的應用 162
8.1 機構位置分析 162
8.2 機構速度仿真 163
8.3 機構加速度仿真 165
8.4 機構動力學仿真 171
8.5 機構速度控制仿真 177
8.6 含電機模型的機構速度控制仿真 180
第9章 SimMechanics機械系統(tǒng)仿真 184
9.1 SimMechanics常用模塊 184
9.2 曲柄滑塊機構SimMechanics仿真 185
9.3 兩自由度機器人SimMechanics仿真 190
9.4 三自由度機器人點位控制與連續(xù)軌跡控制 194
9.5 SimMechanics平臺與CAD軟件關聯 201
第10章 MATLAB在數字信號處理中的應用 204
10.1 信號的生成和運算 204
10.1.1 模擬信號的生成 204
10.1.2 數字信號的生成 205
10.1.3 信號的運算 206
10.2 信號的頻譜分析 206
10.2.1 周期信號的分解 206
10.2.2 信號的離散傅里葉變換 208
10.3 數字音頻信號處理 209
10.4 數字圖像信號處理 211