本書是基于MATLABR2015b產品族，以教程和實訓緊密結合的形式，深入淺出地介紹了MATLAB的應用。教程部分比較系統地介紹了MATLAB的運行環境、MATLAB的基本運算、數據的可視化、MATLAB符號運算、MATLAB程序設計、MATLAB高級圖形設計、Simulink仿真應用和線性控制系統的分析等內容，以先講解后實例的方式，圖文并茂，突出應用。實訓部分與教程內容相互配合，先提出知識要點，然后按部就班指導操作，在操作中提出修改，后給出自我練習，方便學生循序漸進地上機操作，并對學生的掌握程度進行檢驗。本書可作為大學本科和�？朴嘘P課程的教材或教學參考書，也可作為MATLAB用戶學習和參考書，在目前的MATLAB教材市場上具有明顯特色。
MATLAB 是MathWorks 公司于1984 年開發的, 目前已經發展成國際上最流行、應用最廣泛的科學與工程計算軟件之一。MATLAB 集矩陣運算、數值分析、圖形顯示和仿真等于一體, 被廣泛應用于自動控制、數學運算、計算機技術、圖像信號處理、汽車工業和語音處理等行業, 也是國內外高校和研究部門進行科學研究的重要工具之一。近年來, 隨著用戶量的擴大, MathWorks 公司迅速地以每年兩個新版本的速度進行升級。本書介紹的MATLABR2015b 產品族運算功能和速度更快, 很多工具箱的功能更加完善, Simulink 功能更強。
本書于2008 年推出第1 版, 是以當時流行的MATLAB 7. 3 版和Simulink 6. 5 版為平臺編寫的。本書出版后受到很多高校老師和學生的歡迎, 重印多次。因此于2013 年出版了第2版, 介紹的內容以MATLAB R2010a 產品族為平臺, 適應了MATLAB 的版本升級。隨著MATLAB 的發展, 版本升級為每年兩個新版本, 因此再次對本書進行修訂, 以MATLABR2015b 版本的環境界面進行修改, 并對內容進行了部分調整和增刪。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 等內容, 例題也進行了相應的調整。
本書分教程和實訓兩部分: 教程部分采用先講解后實例的方式, 前6 章較系統地介紹了MATLAB R2015b 的基本功能和應用, 尤其是在第6 章的圖形用戶界面中詳細地介紹了MATLABR2015b 各控件的使用方法, 第7 章介紹了Simulink 的仿真環境, 第8 章全面介紹了運用MATLAB 對線性控制系統的分析, 從實用的角度出發, 圖文并茂。實訓部分與教程內容相互配合, 先提出知識要點, 然后按部就班地指導操作, 并在操作中提出修改練習, 最后以自我練習題引導學生思考和檢驗, 引導學生逐步掌握各章的知識。為方便用戶, 本書在書后配有例題索引, 所有的例題和教學課件都可以在網上下載, 在目前的MATLAB 教材市場中具有鮮明的特色。
本書內容介紹深入淺出, 有豐富的例題和詳盡的操作指導, 不僅適合于本科、專科的教學, 也適合于廣大科研人員的各類培訓, 在畢業設計和研究生課程中都可以作為參考書。通過閱讀本書的教程, 結合實訓指導進行練習, 就能在較短的時間內基本掌握MATLAB 的應用技術。對于短課時課程(35 ~50 學時) 可以選擇本書的第1、2、3、4、5 和7 章的內容授課, 對于長課時課程(50 ~70 學時) 可以講授所有章節內容, 對于非控制專業可以使用前7 章的內容學習。
本書由南京師范大學曹弋主編, 南京師范大學張華參編, 并由南京師范大學王恩榮教授主審。
由于作者水平有限, 不當之處在所難免, 懇請讀者批評指正。
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 簡介 3
1. 1. 1 MATLAB 的系統結構 3
1. 1. 2 MATLAB 的特點 3
1. 1. 3 MATLAB 的工具箱 4
1. 2 MATLAB R2015b 的開發
環境 4
1. 2. 1 MATLAB R2015b 的環境
設置 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 設置搜索路徑 20
1. 4 一個簡單的實例 22
1. 5 MATLAB 的發布功能 25
1. 6 MATLAB R2015b 的幫助
系統 28
1. 6. 1 使用幫助文檔 29
1. 6. 2 使用幫助命令 30
習題 31
第2 章 MATLAB 的基本運算 33
2. 1 數據類型 33
2. 1. 1 常數和變量 34
2. 1. 2 整數和浮點數 35
2. 1. 3 復數 36
2. 2 矩陣和數組的算術運算 37
2. 2. 1 數組的創建 37
2. 2. 2 數組的操作 39
2. 2. 3 矩陣和數組函數 43
2. 2. 4 矩陣和數組的算術運算 46
2. 3 字符串 51
2. 3. 1 創建字符串 51
2. 3. 2 字符串函數 52
2. 4 日期和時間 56
2. 4. 1 日期和時間的表示格式 56
2. 4. 2 日期時間函數 56
2. 5 結構體和元胞數組 58
2. 5. 1 元胞數組 58
2. 5. 2 結構體 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 關系運算和邏輯運算 66
2. 7. 1 邏輯變量 66
2. 7. 2 關系運算 67
2. 7. 3 邏輯運算 67
2. 7. 4 運算符優先級 69
2. 8 數組的信息獲取 69
2. 9 多項式 71
2. 9. 1 多項式求根和求值 71
2. 9. 2 多項式的算術運算 72
2. 9. 3 多項式的擬合與插值 74
習題 77
第3 章 數據的可視化 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 81
3. 1. 3 多個圖形的繪制 85
3. 1. 4 設置曲線繪制方式、坐標軸
和圖形注釋 87
3. 2 特殊圖形和坐標的繪制 93
3. 2. 1 特殊圖形繪制 93
3. 2. 2 特殊坐標軸圖形繪制 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 設置視角和色彩 107
習題 109
第4 章 符號運算 111
4. 1 符號對象的創建和使用 111
4. 1. 1 創建符號對象 112
4. 1. 2 符號常量和符號變量 113
4. 1. 3 符號表達式 114
4. 1. 4 符號矩陣 114
4. 2 符號對象的運算 115
4. 2. 1 符號對象的基本運算 115
4. 2. 2 任意精度的算術運算 116
4. 3 符號表達式的變換 118
4. 3. 1 符號表達式中的自由符號
變量 118
4. 3. 2 符號表達式的化簡 119
4. 3. 3 符號表達式的替換 120
4. 3. 4 計算反函數和復合函數 121
4. 3. 5 多項式符號表達式 122
4. 4 符號微積分、極限和級數 123
4. 4. 1 符號表達式的微積分 123
4. 4. 2 符號表達式的極限 125
4. 4. 3 符號表達式的級數 126
4. 5 符號積分變換 127
4. 5. 1 Fourier 變換 127
4. 5. 2 Laplace 變換 128
4. 5. 3 Z 變換 129
4. 6 符號方程的求解 130
4. 6. 1 代數方程的求解 130
4. 6. 2 微分方程的求解 131
4. 7 符號函數的可視化 132
4. 7. 1 符號函數計算器 132
4. 7. 2 泰勒級數計算器 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 函數的使用 136
習題 137
第5 章 程序設計和M 文件 139
5. 1 程序控制 139
5. 1. 1 分支控制語句 139
5. 1. 2 循環控制語句 141
5. 1. 3 錯誤控制語句 144
5. 1. 4 流程控制命令 145
5. 2 M 文件結構 147
5. 2. 1 M 文件的一般結構 147
5. 2. 2 M 文件編輯/ 調試器
窗口 148
5. 2. 3 M 腳本文件和M 函數
文件 149
5. 3 函數的使用 151
5. 3. 1 主函數和子函數 151
5. 3. 2 函數的輸入/輸出參數 153
5. 3. 3 局部變量、全局變量和
靜態變量 155
5. 3. 4 函數的工作過程和P 碼
文件 156
5. 4 函數句柄和inline 對象 158
5. 4. 1 函數句柄 158
5. 4. 2 inline 對象 160
5. 5 函數繪圖 161
5. 5. 1 fplot 命令 161
5. 5. 2 函數繪圖命令 161
5. 6 數值分析 163
5. 6. 1 求最小值和過零點 163
5. 6. 2 數值積分 164
5. 6. 3 微分方程組數值求解 165
習題 166
第6 章 MATLAB 高級圖形設計 169
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