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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MATLAB26

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 Notebook110

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sisotool236

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 Notebook289

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