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第1篇MATLAB基础1

第1章MATLAB简介3

引例4

1.1 MATLAB的特点、应用领域及MATLAB工具箱5

1.1.1 MATLAB的特点和应用领域5

1.1.2 MATLAB工具箱6

1.2 MATLAB的安装、内容选择和启动7

1.2.1 MATLAB的安装、内容选择7

1.2.2 MATLAB 7.1的启动8

1.3 MATLAB 7.1的操作桌面8

1.3.1命令窗口8

1.3.2工作空间窗口和数组编辑器11

1.3.3历史命令记录窗口12

1.3.4 M文件编辑调试器13

1.3.5搜索路径和当前目录窗口14

1.4 MATLAB管理指令17

1.4.1命令窗中语句行的编辑17

1.4.2命令窗口的常用控制指令17

1.4.3工作空间管理指令17

1.5 MATLAB帮助系统18

1.5.1帮助命令18

1.5.2帮助窗口19

1.5.3演示系统19

1.5.4远程帮助系统20

小结20

阅读材料：MATLAB语言的发展历史及MathWorks网站21

习题23

第2章 矩阵与数值数组24

引例25

2.1数组的创建27

2.1.1直接输入法27

2.1.2载入外部数据文件27

2.1.3用内置函数生成数组29

2.1.4利用M文件创建和保存数组30

2.2数组元素的标志31

2.2.1“全下标”标志31

2.2.2“单下标”标志32

2.2.3“逻辑1”标志32

2.3子数组的寻访和赋值33

2.4 MATLAB的数值、变量与表达式34

2.4.1数值34

2.4.2变量34

2.4.3表达式35

2.5 MATLAB常用的运算函数36

2.6数组运算和矩阵运算37

2.7关系运算与逻辑运算39

2.7.1关系运算39

2.7.2逻辑运算40

2.7.3关系、逻辑函数41

2.8“非数”和“空”数组41

2.8.1“非数”NaN41

2.8.2“空”数组42

2.9数组操作函数和高维数组44

2.9.1数组操作函数44

2.9.2高维数组45

2.10多项式及其运算48

2.10.1多项式的表达与创建48

2.10.2多项式的运算48

小结50

阅读材料：矩阵、随机化与分形图形50

习题52

第3章 字符串、元胞与构架数组54

引例55

3.1字符串数组56

3.1.1字符串数组的创建56

3.1.2复杂字符串数组的创建57

3.1.3串转换函数与串操作函数59

3.2元胞数组60

3.2.1元胞数组的创建60

3.2.2元胞数组的显示和寻访62

3.2.3元胞数组相关函数64

3.2.4元胞数组的扩充、收缩和重组64

3.3构架数组65

3.3.1构架数组的创建66

3.3.2构架数组的相关函数68

3.3.3构架数组的操作68

3.4几种数组的转换72

3.4.1数值数组与字符串数组的转换72

3.4.2数值数组与元胞数组的转换72

3.4.3字符串数组与元胞数组的转换72

3.4.4元胞数组与构架数组的转换73

小结74

阅读材料：数据结构74

习题76

第4章 数值计算77

引例78

4.1 LU分解和恰定方程组的解79

4.1.1 LU分解79

4.1.2恰定方程组的解80

4.2矩阵特征值和特征向量81

4.3函数的零点82

4.3.1一元函数的零点82

4.3.2多元函数的零点84

4.4函数的极值点85

4.4.1一元函数的极小值点85

4.4.2多元函数的极小值点87

4.5数值积分89

4.5.1一元函数的数值积分89

4.5.2多重数值积分90

4.6随机数据的统计描述91

4.7傅里叶分析92

4.8常微分方程94

小结97

阅读材料：傅里叶简介97

习题98

第5章 符号运算99

引例100

5.1符号变量和符号表达式100

5.1.1符号变量的创建100

5.1.2符号变量的基本操作102

5.1.3符号表达式的基本操作103

5.2符号函数的极限及微积分运算107

5.2.1符号函数求极限107

5.2.2符号微分与Jacobian矩阵108

5.2.3符号积分运算109

5.3符号矩阵的创建及运算110

5.3.1符号矩阵的创建110

5.3.2符号矩阵的运算111

5.4符号方程的求解112

5.4.1符号代数方程组的求解112

5.4.2符号微分方程（组）的求解113

5.5符号积分变换114

5.5.1傅里叶变换及其逆变换114

5.5.2拉普拉斯变换及其逆变换115

5.5.3z变换及其逆变换116

小结116

阅读材料：Maple软件117

习题119

第6章MATLAB图形绘制120

引例121

6.1 MATLAB图形绘制基础122

6.1.1 MATLAB图形绘制的基本步骤122

6.1.2 MATLAB基本绘图命令123

6.2二维图形的绘制124

6.2.1二维图形的创建及曲线颜色、线型、数据点型设置124

6.2.2二维图形的标注126

6.2.3典型二维图形的绘制129

6.3三维图形的绘制139

6.3.1三维图形的基本绘制方法139

6.3.2典型三维图形的绘制141

小结145

阅读材料：MATLAB中的一些特殊图形绘制及处理实例145

习题147

第7章M文件与MATLAB编程148

引例149

7.1 MATLAB控制流150

7.1.1顺序结构150

7.1.2选择结构151

7.1.3循环结构154

7.1.4 break和continue语句156

7.2脚本文件和函数文件157

7.2.1 M文件的建立与打开157

7.2.2脚本文件158

7.2.3函数文件159

7.3串演算函数164

7.3.1 eval165

7.3.2 feval165

7.4函数句柄166

7.5程序调试167

7.5.1程序调试概述167

7.5.2调试器168

小结170

阅读材料：提高M文件执行效率的技巧171

习题172

第2篇MATLAB应用173

第8章Simulink交互式仿真集成环境175

引例176

8.1模型的建立177

8.1.1 Simulink启动177

8.1.2 Simulink模型窗口177

8.1.3 Simulink基本模块库178

8.1.4模型的创建182

8.1.5系统仿真187

8.2连续系统仿真190

8.2.1积分模块求解微分方程190

8.2.2传递函数求解微分方程192

8.3离散系统仿真193

8.4 Simulink的分析工具196

8.4.1 sim函数196

8.4.2 simset函数197

8.4.3 simget函数198

8.4.4 set_param函数198

8.5 S函数模块198

8.5.1用MATLAB语言编写S函数199

8.5.2 S函数的应用201

小结204

阅读材料：仿真204

习题207

第9章MATLAB在电路仿真中的应用208

引例208

9.1电力系统模块集简介210

9.2电阻电路213

9.2.1一般电阻电路213

9.2.2含受控源的电阻电路215

9.3动态电路的时域分析217

9.3.1一阶动态电路的时域分析217

9.3.2二阶动态电路的时域分析220

9.4动态电路的稳态分析225

9.4.1一般动态电路的稳态分析225

9.4.2含受控源的正弦电路稳态分析227

9.4.3带耦合电感的正弦电路稳态分析229

9.5电路的频域分析231

小结233

阅读材料：电子电路设计和分析的常用软件233

习题237

第10章MATLAB在信号处理中的应用238

引例239

10.1 LTI系统的时域分析241

10.1.1信号的表示241

10.1.2信号的时域运算246

10.1.3系统的时域分析250

10.2连续系统的频域分析256

10.2.1傅里叶变换的MATLAB实现256

10.2.2连续系统的频率特性257

10.2.3连续系统的频域分析259

10.3连续系统的复频域分析260

10.3.1拉普拉斯变换的MATLAB实现260

10.3.2连续系统的零极点分布与稳定性262

10.3.3微分方程表示系统的复频域分析264

10.4离散系统的复频域分析265

10.4.1 z变换的MATLAB实现265

10.4.2离散系统的零极点分布与稳定性267

10.4.3差分方程表示系统的复频域分析269

10.5信号的谱分析270

10.5.1离散信号的谱分析270

10.5.2连续信号的谱分析272

10.6 FIR滤波器的设计274

10.6.1预备知识274

10.6.2窗函数法设计FIR滤波器的MATLAB实现275

10.6.3频率采样法设计FIR滤波器的MATLAB实现282

10.6.4最优设计法289

10.6.5应用举例292

10.7 IIR滤波器的设计297

10.7.1预备知识297

10.7.2模拟原型滤波器的设计297

10.7.3模拟滤波器的频带变换301

10.7.4模拟滤波器到数字滤波器的转换301

10.7.5 IIR滤波器的MATLAB程序设计实现302

10.7.6应用举例307

10.7.7 FIR和IIR数字滤波器的比较311

小结312

阅读材料：滤波器设计工具FDATool的使用312

习题314

第11章MATLAB工程应用案例315

引例316

11.1 MATLAB在语音信号处理中的应用317

11.1.1设计要求317

11.1.2语音信号的采集317

11.1.3语音信号的频谱分析317

11.1.4设计滤波器318

11.1.5第二次滤波320

11.2 MATLAB在图像直方图均衡中的应用322

11.2.1预备知识322

11.2.2直方图变换的基本原理323

11.2.3直方图均衡化324

11.2.4直方图规定化325

11.2.5应用举例325

小结327

阅读材料：图形用户界面介绍327

习题328

参考文献329