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第1章 MATLAB语言的基础知识及入门 1

1.1 MATLAB的发展历程和影响 1

1.2 MATLAB系统的构成 2

1.3 MATLAB的工作环境 3

1.3.1 Linux下安装MATLAB 3

1.3.2 Windows下安装MATLAB 4

1.3.3启动和退出MATLAB 5

1.3.4命令窗口（Command Window） 7

1.3.5历史窗口（Command History） 9

1.3.6 M文件窗口（Editor ） 9

1.4 MATLAB帮助系统 9

1.4.1纯文本帮助 10

1.4.2演示（Demo）帮助 10

1.4.3 Contents帮助文件目录窗 11

1.4.4 Index帮助文件索引窗 11

1.4.5 Search帮助文件搜索窗 11

1.5 MATLAB的保存和装载 12

1.6 MATLAB7.5语言的特点 13

1.7 SIMULINK简介 14

1.8 MATLAB 7.5的工具箱 16

1.9 MATLAB、 Mathematica、 Maple、MathCAD的比较 20

1.10小结 21

1.11习题 22

第2章 数组、矩阵及其运算 23

2.1数组的创建 23

2.1.1一维数组的创建 23

2.1.2一维数组的子数组寻访和赋值 24

2.1.3二维数组（矩阵）的创建 25

2.1.4矩阵元素的标识 25

2.1.5矩阵的寻访和赋值 26

2.2矩阵的代数运算 27

2.2.1 pow2函数 27

2.2.2加、减运算 27

2.23乘法 27

2.2.4集合运算 30

2.2.5除法运算 32

2.2.6矩阵乘方 32

2.3矩阵的关系运算 33

2.3.1矩阵的比较关系运算 33

2.3.2矩阵的逻辑关系运算 34

2.4矩阵运算 36

2.4.1矩阵函数 36

2.4.2矩阵转置 37

2.4.3方阵的行列式 38

2.4.4逆与伪逆 38

2.4.5矩阵的迹 39

2.4.6矩阵和向量的范数 39

2.4.7条件数 40

2.4.8矩阵的秩 40

2.4.9向量组的线性相关性 40

2.4.10行阶梯矩阵及向量组的基 40

2.4.11特殊运算 41

2.5符号矩阵运算 46

2.6高维数组 48

2.6.1高维数组的创建 48

2.6.2高维数组的标识 49

2.6.3高维数组的操作 50

2.7非数和空数组 52

2.7.1非数NaN 52

2.7.2空数组 54

2.8矩阵分解 55

2.8.1 Cholesky分解 55

2.8.2 LU分解 56

2.8.3 QR分解 56

2.8.4 Schur分解 58

2.8.5实Schur分解转化成复Schur分解 58

2.8.6特征值分解 58

2.8.7奇异值分解 59

2.8.8广义奇异值分解 59

2.8.9特征值问题的QZ分解 60

2.8.10海森伯格形式的分解 60

2.9特征值与特征向量 61

2.9.1特征值与特征向量的求法 61

2.9.2提高特征值的计算精度 62

2.9.3复对角矩阵转化为实对角矩阵 62

2.9.4正交基 63

2.10小结 63

2.11习题 63

第3章 MATLAB程序设计基础 65

3.1 For循环 65

3.2 While循环 67

3.3 If-else-End结构 67

3.4 switch分支结构 68

3.5 try-catch结构 69

3.6 input命令 70

3.7 continue命令 71

3.8 break命令 71

3.9函数的基本结构 71

3.10综合实例 73

3.10.1随机序列产生程序 73

3.10.2倒立摆系统的模型建立 74

3.11小结 74

3.12习题 75

第4章 MATLAB求解数学问题 77

4.1符号表达式的生成 77

4.2符号方程的求解 78

4.3极限 79

4.3.1单变量函数的极限 79

4.3.2多变量函数的极限 80

4.4导数和微分 80

4.4.1导数和高阶导数 80

4.4.2高阶混合偏导数 81

4.4.3复合函数求导 81

4.4.4隐函数求偏导 81

4.4.5参数方程求导 82

4.4.6导数的应用 82

4.4.7梯度计算和方向导数 83

4.5积分 84

4.5.1不定积分 84

4.5.2定积分与无穷积分 84

4.5.3重积分 85

4.5.4数值积分 85

4.6曲线积分的MATLAB运算 86

4.6.1第一类曲线积分 86

4.6.2第二类曲线积分 86

4.7曲面积分的MATLAB运算 86

4.7.1第一类曲面积分 87

4.7.2第二类曲面积分 87

4.8函数的零点 88

4.8.1一元函数的零点 88

4.8.2多元函数的零点 88

4.9一元函数极值 89

4.10级数 90

4.10.1级数的求和与审敛 91

4.10.2泰勒展开 91

4.11微分方程问题的计算机求解 92

4.12概率统计 93

4.12.1随机变量及其分布 93

4.12.2随机变量函数的分布 97

4.12.3随机变量的数字特征 97

4.12.4参数估计 99

4.12.5假设检验 100

4.12.6方差分析 102

4.13插值 105

4.13.1一维数据的插值问题 105

4.13.2二维网格数据的插值问题 105

4.13.3二维一般分布数据的插值问题 108

4.14曲线拟合 108

4.14.1多项式拟合 109

4.14.2函数线性组合的曲线拟合方法 110

4.14.3最小二乘曲线拟合 110

4.14.4曲线拟合图形界面 111

4.15小结 112

4.16习题 113

第5章 MATLAB的图视化功能 115

5.1 MATLAB的图视化概论 115

5.2二维图形 115

5.2.1 plot函数 115

5.2.2坐标系定制 116

5.2.3极坐标图 118

5.2.4对数坐标图形 118

5.2.5二维曲线的图视效果强化 118

5.2.6特殊二维图形 120

5.2.7隐函数绘图 127

5.3三维图形 128

5.3.1 plot3（三维直线函数） 128

5.3.2三维曲面 129

5.3.3其他三维图形 131

5.3.4三维图形辅助图视效果 132

5.4超维图形表达 136

5.4.1 slice命令 136

5.4.2切面等位线图 137

5.5图的结构 138

5.6图形句柄的操作 139

5.6.1创建图形对象 139

5.6.2访问和使用图形对象的句柄 141

5.6.3图形对象的操作 142

5.7应用实例 143

5.7.1分岔现象实例 143

5.7.2 BP算法训练神经网络 144

5.7.3改进的BP神经网络算法 145

5.7.4用MATLAB模拟防汛检测系统 149

5.7.5用MATLAB模拟地下抽水机 149

5.7.6用MATLAB模拟台球比赛 150

5.8小结 152

5.9习题 152

第6章 图形用户界面（GUI ） 153

6.1 GUI对象层次结构 153

6.2使用M文件创建GUI对象 155

6.3使用GUIDE创建GUI对象 157

6.4使用GUIDE创建自定义菜单 163

6.5小结 164

6.6习题 165

第7章 SIMULINK仿真操作 166

7.1 SIMULINK简介 166

7.1.1 SIMULINK的窗体介绍 166

7.1.2一个MATLAB／SIMULINK库自带的演示实例 167

7.1.3创建一个MATLAB实例 168

7.2 SIMULINK的基本操作 169

7.3 SIMULINK的基本模块简介 171

7.4连续系统建模 181

7.4.1线性系统 181

7.4.2非线性系统 184

7.5子系统的创建及封装技术 188

7.5.1使用Subsystems模块创建子系统 188

7.5.2通过压缩已有的模块创建子系统 188

7.5.3使用if子系统模块创建系统 188

7.5.4使用while子系统模块创建系统 190

7.5.5条件执行子系统 190

7.5.6模块封装技术 193

7.6离散时间系统和混合系统 194

7.6.1逻辑模块Logical Operator 194

7.6.2初值设计模块IC 195

7.6.3单位延时模块Unit Delay和零阶保持器Zero-Order Hold 195

7.7 SIMULINK的分析工具 196

7.7.1 Sim， Simset命令及示例 196

7.7.2模型线性化 198

7.7.3系统平衡点分析 200

7.8 SIMULINK综合实例 201

7.8.1 SIMULINK模型和MATLAB指令配合使用 201

7.8.2仿真模型和优化指令的协调 204

7.8.3不同解算器处理Stiff系统时表现 205

7.8.4代数环的形成 206

7.8.5代数环的处理 207

7.9 S函数的设计及应用 208

7.9.1 S函数模板说明 208

7.9.2 S函数示例 211

7.10 SimPowerSystems电力系统专业模块简介 215

7.11小结 217

7.12习题 217

第8章MATLAB应用程序 219

8.1悬吊式起重机动力学仿真 219

8.1.1悬吊式起重机动力学方程 219

8.1.2悬吊式起重机动力学SIMULINK建模 219

8.1.3建立子系统 220

8.1.4悬吊式起重机动力学SIMULINK仿真 221

8.2模糊控制程序 222

8.3使用MATLAB统计数据 224

8.4基于MATLAB的图像平滑 226

8.4.1邻域平均法 226

8.4.2中值滤波法 227

8.4.3空间低通 228

8.4.4频域低通 228

8.4.5程序清单 231

8.5一种基于肤色分割和匹配的人脸识别 235

8.5.1将RGB空间转换为YcbCr空间 235

8.5.2将彩色图像转换为灰度图像 235

8.5.3消除噪声 236

8.5.4对图像做填孔处理 236

8.5.5图像重构 236

8.5.6再处理 236

8.5.7进一步确定人脸区域 237

8.5.8边缘检测 237

8.6非线性二联机系统的跟踪控制 239

8.7小结 242

8.8习题 242

第9章 MATLAB实验部分 243

实验一 MATLAB环境熟悉及基本操作 243

实验二 数组（矩阵）及其运算 246

实验三 M文件及MATLAB程序设计 248

实验四 MATLAB的数学问题求解 250

实验五 MATLAB绘图的基本操作 258

实验六 MATLAB及SIMULINK使用练习 261

参考文献 266