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第1部分 实用教程 1

第1章 MATLAB R2010a环境 1

1.1 MATLAB简介 1

1.1.1 MATLAB工具箱 2

1.1.2 MATLAB功能和特点 2

1.2 MATLAB R2010a的环境设置 3

1.2.1菜单栏 4

1.2.2工具栏 7

1.3通用操作界面窗口 7

1.3.1命令窗口（Command Window） 7

1.3.2历史命令窗口（Command History） 11

1.3.3当前目录浏览器窗口（Current Folder） 12

1.3.4工作空间窗口（Workspace） 14

1.3.5变量编辑器窗口（Variable Editor） 16

1.3.6 M文件编辑/调试器窗口（Editor/Debugger） 17

1.3.7程序性能剖析窗口（Profiler） 18

1.3.8 MATLAB R2010a帮助 18

1.4 MATLAB R2010a其他管理 21

1.4.1 MATLAB用户文件格式 21

1.4.2设置搜索路径 21

1.4.3文件管理命令 24

1.4.4退出MATLAB 26

1.5 1个实例 26

第2章 MATLAB数值计算 30

2.1变量和数据 30

2.1.1数据类型 30

2.1.2常数 32

2.1.3变量 33

2.2矩阵和数组 34

2.2.1矩阵输入 34

2.2.2矩阵元素 37

2.2.3字符串 41

2.2.4矩阵和数组运算 44

2.2.5多维数组 55

2.3日期和时间 58

2.3.1日期和时间的表示格式 58

2.3.2日期和时间函数 59

2.4稀疏矩阵 60

2.4.1稀疏矩阵的建立 60

2.4.2稀疏矩阵的存储空间 62

2.4.3稀疏矩阵的运算 63

2.5多项式 63

2.5.1多项式的求值、求根和部分分式展开 63

2.5.2多项式的乘除法和微积分 66

2.5.3多项式拟合和插值 67

2.6元胞数组和结构数组 69

2.6.1元胞数组 69

2.6.2结构数组 72

2.7数据分析 75

2.7.1数据统计和相关分析 75

2.7.2差分和积分 76

2.7.3卷积和快速傅里叶变换 78

2.7.4向量函数 80

第3章 MATLAB符号计算 82

3.1符号表达式的建立 82

3.1.1创建符号常量 82

3.1.2创建符号变量和符号表达式 84

3.1.3符号矩阵 85

3.2符号表达式的代数运算 86

3.2.1符号表达式的代数运算 86

3.2.2符号数值任意精度控制和运算 87

3.2.3符号对象与数值对象的转换 89

3.3符号表达式的操作和转换 90

3.3.1符号表达式中自由变量的确定 90

3.3.2符号表达式的化简 91

3.3.3符号表达式的替换 93

3.3.4求反函数和复合函数 94

3.3.5符号表达式的转换 95

3.4符号极限、微积分和级数求和 96

3.4.1符号极限 96

3.4.2符号微分 97

3.4.3符号积分 99

3.4.4符号级数 100

3.5符号积分变换 101

3.5.1傅里叶变换及其反变换 101

3.5.2拉普拉斯变换及其反变换 102

3.5.3 Z变换及其反变换 104

3.6符号方程的求解 105

3.6.1代数方程 105

3.6.2符号常微分方程 106

3.7符号函数的可视化 107

3.7.1符号函数的绘图命令 107

3.7.2图形化的符号函数计算器 109

3.8 MuPAD的使用 110

3.8.1 MuPAD Notebook 110

3.8.2 MuPAD函数的使用 112

第4章 MATLAB计算的可视化和GUI设计 113

4.1二维曲线的绘制 113

4.1.1基本绘图命令 114

4.1.2绘制曲线的一般步骤 118

4.1.3多个图形绘制的方法 119

4.1.4曲线的线形、颜色和数据点形 121

4.1.5设置坐标轴和文字标注 122

4.1.6交互式图形命令 126

4.2 MATLAB的特殊图形绘制 127

4.2.1条形图 128

4.2.2面积图和实心图 129

4.23直方图 130

4.2.4饼形图 131

4.2.5离散数据图 132

4.2.6对数坐标和极坐标图 132

4.2.7等高线图 134

4.2.8复向量图 134

4.3 MATLAB的三维图形绘制 135

4.3.1绘制三维线图命令 135

4.3.2绘制三维网线图和曲面图 136

4.3.3立体图形与图轴的控制 138

4.3.4色彩的控制 140

4.4图形绘制工具 143

4.5对话框 144

4.6句柄图形 147

4.6.1句柄图形体系 147

4.6.2图形对象的操作 148

4.7用户图形界面设计 152

4.7.1可视化的界面环境 152

4.7.2菜单 153

4.7.3控件 155

4.7.4对象对齐工具、属性编辑器和对象浏览器 157

4.7.5回调函数 158

4.8图形文件转储 159

第5章 MATLAB程序设计 161

5.1程序流程控制 161

5.1.1 for ...end循环结构 161

5.1.2 while ...end循环结构 162

5.1.3 if ...else ...end条件转移结构 163

5.1.4 switch ...case开关结构 164

5.1.5 try ...catch ...end试探结构 165

5.1.6流程控制语句 166

5.1.7循环结构与动画 168

5.2 M文件 170

5.2.1 M文件编辑器 170

5.2.2 M脚本文件 171

5.2.3 M函数文件 172

5.3函数调用和参数传递 174

5.3.1子函数和私有函数 174

5.3.2局部变量和全局变量 175

5.3.3函数的参数 176

5.3.4程序举例 179

5.4利用函数句柄执行函数 183

5.4.1函数句柄的创建 183

5.4.2用feval命令执行函数 184

5.5利用泛函命令进行数值分析 185

5.5.1求极小值 185

5.5.2求过零点 186

5.5.3数值积分 188

5.5.4微分方程的数值解 188

5.6内联函数 190

5.7 M文件性能的优化和加速 191

5.7.1 M文件性能优化 191

5.7.2 P码文件 192

5.7.3程序性能剖析窗口 193

第6章 线性控制系统分析与设计 195

6.1线性系统的描述 195

6.1.1状态空间描述法 195

6.1.2传递函数描述法 197

6.1.3零极点描述法 197

6.1.4离散系统的数学描述 198

6.2线性系统模型之间的转换 200

6.2.1连续系统模型之间的转换 200

6.2.2连续系统与离散系统之间的转换 203

6.2.3模型对象的属性 205

6.3结构框图的模型表示 207

6.4线性系统的时域分析 211

6.4.1零输入响应分析 211

6.4.2脉冲响应分析 212

6.4.3阶跃响应分析 214

6.4.4任意输入的响应 215

6.4.5系统的结构参数 217

6.5线性系统的频域分析 220

6.5.1频域特性 220

6.5.2连续系统频域特性 221

6.5.3幅值裕度和相角裕度 225

6.5.4闭环频率特性的性能指标 225

6.6频率特性校正 227

6.6.1超前校正 227

6.6.2滞后校正 228

6.7线性系统的根轨迹分析 229

6.7.1绘制根轨迹 230

6.7.2根轨迹的其他工具 231

6.8线性系统的图形工具界面 234

6.8.1 LTI Viewer界面 234

6.8.2 SISO设计工具sisotool 236

第7章 Simulink仿真环境 239

7.1演示1个Simulink的简单程序 239

7.2 Simulink文件操作和模型窗口 241

7.2.1 Simulink文件操作 241

7.2 2 Simulink模型窗口 241

7.3模型创建 242

7.3.1模块操作 242

7.3.2信号线操作 243

7.4 Simulink基本模块 244

7.4.1基本模块 245

7.4.2常用模块的参数和属性设置 246

7.5复杂系统仿真与分析 251

7.5.1仿真设置 251

7.5.2连续系统仿真 254

7.5.3离散系统仿真 257

7.5.4仿真结构参数化 259

7.6子系统与封装 260

7.6.1建立子系统 260

7.6.2条件执行子系统 262

7.6.3子系统的封装 264

7.7用MATLAB命令创建和运行Simulink模型 269

7.8 S函数 270

7.8.1 S函数的介绍 270

7.8.2 S函数的编写 272

7.8.3 S函数模块的使用 273

7.9以Simulink为基础的模块工具箱 276

第8章 MATLAB高级应用 277

8.1 MATLAB应用接口 277

8.1.1MEX文件 277

8.1.2使用MATLAB编译器 282

8.2低级文件输入/输出 283

8.2.1打开和关闭文件 283

8.2.2读/写格式化文件 285

8.2.3读/写二进制数据 287

8.2.4文件定位 288

8.3 Notebook 289

8.3.1 Notebook安装 289

8.3.2 Notebook启动 290

8.3.3 Notebook使用 292

8.3.4 Notebook中的MATLAB使用 296

第2部分 习题 299

第1章MATLAB R2010a环境 299

第2章MATLAB数值计算 299

第3章MATLAB符号计算 301

第4章MATLAB计算的可视化和GUI设计 302

第5章MATLAB程序设计 304

第6章 线性控制系统分析与设计 305

第7章Simulink仿真环境 307

第8章MATLAB高级应用 308

第3部分 实验 310

实验1 MATLAB环境及命令窗口 310

实验2 MATLAB的数值计算 319

实验3 MATLAB的符号计算 328

实验4 MATLAB的计算可视化和GUI设计 336

实验5 MATLAB程序设计 344

实验6线性控制系统分析与设计 352

实验7 Simulink仿真环境 362

第4部分 附录 372

附录A习题答案 372

附录B模拟测试题 394

附录C模拟测试题答案 396

附录D例题索引 399

附录E程序的调试 405

E.1错误类型 405

E.2程序调试器 406