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(shù)值分析 1
1.2.2 數(shù)據(jù)分析和可視化 1
1.2.3 編程和算法開(kāi)發(fā) 2
1.2.4 應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)和部署 3
1.3 MATLAB操作界面 3
1.3.1 主頁(yè)/繪圖/應(yīng)用程序菜單 4
1.3.2 命令行窗口 5
1.3.3 當(dāng)前文件夾 5
1.3.4 工作區(qū) 6
1.3.5 搜索路徑設(shè)置 6
1.4 MATLAB幫助系統(tǒng) 6
第2章 語(yǔ)法 8
2.1 基本概念 8
2.1.1 數(shù)據(jù)類(lèi)型 8
2.1.2 變量 9
2.1.3 基本語(yǔ)句 10
2.2 數(shù)組的創(chuàng)建 10
2.2.1 向量、矩陣與數(shù)組 10
2.2.2 簡(jiǎn)單數(shù)組創(chuàng)建方式 11
2.2.3 特殊數(shù)組創(chuàng)建方式 11
2.2.4 用M文件創(chuàng)建和保存數(shù)組 12
2.2.5 用MATLAB編輯器創(chuàng)建數(shù)組 12
2.2.6 數(shù)組的合并 13
2.3 數(shù)組的尋址與賦值 14
2.3.1 數(shù)組的尋址 14
2.3.2 數(shù)組的賦值 15
2.4 數(shù)組的擴(kuò)展與刪除 15
2.4.1 數(shù)組的擴(kuò)展 15
2.4.2 數(shù)組的刪除 16
2.5 數(shù)組運(yùn)算和矩陣運(yùn)算 16
2.5.1 數(shù)組運(yùn)算 17
2.5.2 矩陣運(yùn)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(yùn)算符 22
2.7.1 數(shù)學(xué)運(yùn)算符 22
2.7.2 關(guān)系運(yùn)算符 22
2.7.3 邏輯運(yùn)算符 23
2.7.4 位運(yùn)算符 25
2.7.5 集合運(yùn)算符 25
2.7.6 運(yùn)算符優(yōu)先級(jí) 26
2.8 字符與字符串 27
2.8.1 字符串的創(chuàng)建、尋訪(fǎng)及存儲(chǔ)形式 27
2.8.2 字符串?dāng)?shù)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(lèi)型轉(zhuǎn)換 30
2.8.6 其他字符串常用函數(shù) 31
2.9 多項(xiàng)式計(jì)算 31
2.9.1 多項(xiàng)式的創(chuàng)建 31
2.9.2 多項(xiàng)式運(yùn)算函數(shù) 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(shù)文件 35
2.11 流程控_37
2.11.1 順序結(jié)構(gòu) 37
2.11.2 分支結(jié)構(gòu) 38
2.11.3 循環(huán)結(jié)構(gòu) 40
2.11.4 其他結(jié)構(gòu) 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(xiàn) 43
3.1.2 使用plotyy命令繪制雙坐標(biāo)軸曲線(xiàn) 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(xiàn)樣式設(shè)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(biāo)識(shí) 50
3.2.5 坐標(biāo)軸設(shè)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(xiàn) 53
3.3.2 使用mesh命令繪制三維曲面 54
3.3.3 mesh相關(guān)命令及等高線(xiàn)圖繪制 55
3.3.4 使用surf命令繪制三維曲面 56
3.3.5 簡(jiǎn)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(jìn)行圖形數(shù)據(jù)分析 61
第4章 數(shù)值計(jì)算 64
4.1 線(xiàn)性方程組的數(shù)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(xiàn)性方程組非零解 68
4.2 非線(xiàn)性方程(組)的數(shù)值解 69
4.2.1 使用fzero求解一元非線(xiàn)性方程 69
4.2.2 使用solve命令求解非線(xiàn)性方程(組) 70
4.2.3 使用roots命令求解多項(xiàng)式方程 71
4.2.4 使用fsolve命令求解非線(xiàn)性方程(組) 71
4.3 數(shù)值微積分 72
4.3.1 使用diff命令實(shí)現(xiàn)數(shù)值微分 72
4.3.2 一元函數(shù)數(shù)值積分 73
4.3.3 梯形數(shù)值積分命令trapz 74
4.3.4 矩形區(qū)域二重?cái)?shù)值積分命令dblquad 74
4.3.5 三重?cái)?shù)值積分命令triplequad 75
4.4 常微分方程的數(shù)值解 75
4.4.1 常微分方程初值問(wèn)題 75
4.4.2 一階常微分方程初值問(wèn)題的求解 76
4.4.3 高階常微分方程初值問(wèn)題的求解 77
4.4.4 常微分方程邊值問(wèn)題及求解 78
4.5 函數(shù)插值 79
4.5.1 使用interpl命令進(jìn)行一維插值 79
4.5.2 使用interp 2命令進(jìn)行二維插值 81
4.5.3 使用spline命令進(jìn)行樣條插值 83
4.6 曲線(xiàn)擬合 84
4.6.1 使用ployfit命令進(jìn)行多項(xiàng)式擬合 84
4.6.2 非線(xiàn)性最小二乘擬合命令lsqcurvefit 86
4.6.3 曲線(xiàn)擬合工具箱 87
第5章 符號(hào)計(jì)算 89
5.1 使用syms命令創(chuàng)建符號(hào)對(duì)象 89
5.2 使用sym命令創(chuàng)建符號(hào)數(shù)字 90
5.3 化簡(jiǎn)符號(hào)表達(dá)式 90
5.4 符號(hào)表達(dá)式的變量替代 91
5.5 符號(hào)表達(dá)式的微積分 91
5.6 求解符號(hào)方程 92
5.7 符號(hào)表達(dá)式繪圖 93
5.8 使用MuPAD記事本 96
5.8.1 MuPAD語(yǔ)法基礎(chǔ) 96
5.8.2 MuPAD微積分運(yùn)算 98
5.8.3 MuPAD矩陣運(yùn)算 99
5.8.4 MuPAD符號(hào)表達(dá)式化簡(jiǎn) 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(yīng)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(shù) 104
6.2 優(yōu)化工具箱圖形界面GUI 106
6.2.1 啟動(dòng)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(wèn)題的步驟 108
6.3 無(wú)約束極值問(wèn)題 110
6.3.1 無(wú)約束極小值命令fininunc 110
6.3.2 無(wú)約束極小值命令fininsearch 1ll
6.4 約束極值問(wèn)題 112
6.4.1 一元函數(shù)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(wú)限約束極小值命令fseminf 114
6.5 線(xiàn)性規(guī)劃和混合整數(shù)規(guī)劃 116
6.5.1 線(xiàn)性規(guī)劃命令linprog 116
6.5.2 混合整數(shù)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(xiàn)性最小二乘優(yōu)化命令lsqlin 119
6.7.2 非線(xiàn)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(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 121
第7章 Simulink及控制系統(tǒng)應(yīng)用 124
7.1 Simulink簡(jiǎn)介 124
7.2 Simulink啟動(dòng) 125
7.3 Simulink建模基礎(chǔ) 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(shù)據(jù)類(lèi)型 129
7.3.4 模型注釋 130
7.3.5 Simulink常用模塊庫(kù) 130
7.4 Simulink仿真環(huán)境的設(shè)置 132
7.4.1 求解器設(shè)置 132
7.4.2 仿真數(shù)據(jù)的輸入/？出設(shè)置 133
7.4.3 診斷設(shè)置 135
7.5 Simulink建模舉例 135
7.5.1 簡(jiǎn)單數(shù)學(xué)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(shù)學(xué)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(shù) 147
7.7.1 S-函數(shù) 147
7.7.2 S-函數(shù)的工作機(jī)理 148
7.7.3 S-函數(shù)的建立 148
7.7.4 用M文件創(chuàng)建S-函數(shù)實(shí)例 150
7.8 控制系統(tǒng)的仿真 152
7.8.1 控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)建模 152
7.8.2 線(xiàn)性系統(tǒng)的時(shí)域分析 157
7.8.3 線(xiàn)性系統(tǒng)的根軌跡 158
7.8.4 線(xiàn)性系統(tǒng)的頻域分析 159
第8章 Simulink在機(jī)構(gòu)學(xué)中的應(yīng)用 162
8.1 機(jī)構(gòu)位置分析 162
8.2 機(jī)構(gòu)速度仿真 163
8.3 機(jī)構(gòu)加速度仿真 165
8.4 機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)仿真 171
8.5 機(jī)構(gòu)速度控制仿真 177
8.6 含電機(jī)模型的機(jī)構(gòu)速度控制仿真 180
第9章 SimMechanics機(jī)械系統(tǒng)仿真 184
9.1 SimMechanics常用模塊 184
9.2 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)SimMechanics仿真 185
9.3 兩自由度機(jī)器人SimMechanics仿真 190
9.4 三自由度機(jī)器人點(diǎn)位控制與連續(xù)軌跡控制 194
9.5 SimMechanics平臺(tái)與CAD軟件關(guān)聯(lián) 201
第10章 MATLAB在數(shù)字信號(hào)處理中的應(yīng)用 204
10.1 信號(hào)的生成和運(yùn)算 204
10.1.1 模擬信號(hào)的生成 204
10.1.2 數(shù)字信號(hào)的生成 205
10.1.3 信號(hào)的運(yùn)算 206
10.2 信號(hào)的頻譜分析 206
10.2.1 周期信號(hào)的分解 206
10.2.2 信號(hào)的離散傅里葉變換 208
10.3 數(shù)字音頻信號(hào)處理 209
10.4 數(shù)字圖像信號(hào)處理 211