MATLAB与计算机
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天津武清
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作者高扬 主编
出版社机械工业出版社
ISBN9787111666011
出版时间2021-03
装帧平装
开本16开
定价65元
货号29207862
上书时间2024-12-13
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前言
MATLAB是一种可用于算法开发、数据分析及计算机仿真的高级编程语言，也是一种交互式计算软件，拥有强大的计算能力、简明的语法和丰富的工具箱，被广泛应用于自动控制、机械工程、电气工程、人工智能、流体力学和数理统计等诸多专业领域。计算机仿真是建立在计算机仿真理论、控制理论、相似理论、信息处理技术和计算技术等基础之上的，以计算机系统、其他物理设备及仿真设备为工具，针对研究目标特性，利用仿真系统，对研究对象进行动态研究的一门多学科的综合性技术。利用MATLAB的强大能力进行计算机仿真，在计算机上快速完成模型设计、算法验证、仿真试验、结果分析，可以极大地节约时间，提高工作效率，降低产品开发成本。因此，以MATLAB为基础的计算机仿真技术不仅是高等院校进行教学和学习的重要手段和工具，也在工程实践及开发中发挥着重要的作用。在实际的课程教学中，编者发现目前用于“MATLAB与计算机仿真”课程的教材有以下三类问题：类，偏重于介绍MATLAB，对MATLAB基础知识的讲解较为系统，但缺少将MATLAB与计算机仿真技术结合的知识，部分内容顺序安排不合理，不利于学生学习理解；第二类，将MATLAB与计算机仿真结合得比较好，但是适应面较窄，主要针对电子信息类课程，缺少对交通运输、机械等非电类课程的内容；第三类，将优化问题与MATLAB相结合，并介绍了大量优化算法，但缺少对MATLAB基础知识与Simulink知识的讲解，对学生的理论知识要求较高。因此，本书在结合交通、物流、机械专业学生的专业背景，以及对仿真应用要求的基础上，综合编者多年来在“MATLAB与计算机仿真”课程上的教学及实践经验编写而成。全书共16章，适用32～64学时。第1章讲解了系统建模与仿真的基本理论；第2章介绍了MATLAB的基础知识；第3章为MATLAB中的基本操作（如数据类型、矩阵运算等）；第4～9章分别介绍了MATLAB的基础指令、编程方法与GUI设计等知识；第10章介绍了优化工具箱的使用方法；第11章介绍了智能优化算法（遗传算法、神经网络），并介绍了相关工具箱的使用方法；第12～15章分别介绍了Simulink入门与实例演示、Simulink模型的创建方法、Simulink模块库，以及Simulink模型的仿真运行等知识。在后第16章结合车货匹配、选址等具体案例，讲解了如何应用本书知识解决实际问题。本书由长安大学高扬、赵姣、陈希琼，西北工业大学卢健康，西安明德理工学院邹丹，中国人民解放军第五七一五工厂王斐共同编写。具体分工为：高扬编写了第11～14章及第16章部分内容并负责统稿；赵姣编写了第3～5章及第16章部分内容；陈希琼编写了第6～10章及第16章部分内容；邹丹编写了第1章、第2章；卢健康编写了第15章部分内容，并负责修改和审校全文；王斐编写了第15章部分内容，并提供了书中所用案例。此外，长安大学徐永贵、王晨、王兴奔、张传玺参与了本书的整理与内容审校等工作。本书由长安大学高扬、赵姣、陈希琼，西北工业大学卢健康，西安明德理工学院邹丹，中国人民解放军第五七一五工厂王斐共同编写。具体分工为:高扬编写了第11~14章，以及第10章、第16章部分内容；邹丹编写了第1章、第2章，以及第3章部分内容；赵姣编写了第4~6章，以及第3章部分内容；陈希琼编写了第8章、第9章，以及第7章、第10章部分内容；卢健康编写了第15章部分内容，并负责修改和审校全文；王斐编写了第7章及第15章的部分内容，并提供了书中所用案例。此外，长安大学徐永贵、王晨、王兴奔、张传玺参与了本书的整理与内容审校等工作。本书在编写过程中参考了很多国内外文献，在此对其作者一并表示感谢。受编者水平和条件所限，书中难免有不足、错漏之处，欢迎广大读者批评指正。
编者
导语摘要
本书内容包括MATLAB软件使用与计算机仿真两大部分，结合MATLAB、Simulink的学习体系，引导读者学习如何利用MATLAB进行计算机仿真。为满足交通、物流、机械等专业对优化、预测、机器学习等领域的需求，本书单设两章介绍MATLAB优化工具箱和智能算法工具箱，并设应用案例一章，讲解典型应用。为适应现代仿真技术的发展，本书从连续系统、离散系统、混合系统的角度介绍了计算机仿真、建模的相关知识，以及基于Simulink的计算机仿真。本书可作为高等学校交通、物流、机械等专业的本科生或研究生教材，亦可供相关科技工作者参考。
目录
前言
第1章仿真技术概述
1.1系统、模型与仿真的含义
1.1.1系统
1.1.2模型
1.1.3仿真
1.2系统仿真的分类
1.2.1按照模型的种类划分
1.2.2按照仿真时钟与实际时钟的
相对快慢划分
1.2.3按照系统模型的特性划分
1.3计算机仿真
1.3.1计算机仿真定义的分析
1.3.2计算机仿真方法的特点
1.3.3计算机仿真方法的作用
1.3.4计算机仿真的步骤
1.4仿真技术的应用
1.5仿真技术的发展与展望
1.5.1仿真技术的发展历程
1.5.2仿真技术的发展趋势与应用
需求
习题
第2章MATLAB基础
2.1MATLAB产品体系
2.2MATLAB的操作界面
2.2.1命令窗的操作要点
2.2.2命令历史记录窗的功能与操作
2.2.3当前文件夹浏览器和文件管理
2.2.4工作区浏览器和变量编辑器
2.2.5M文件编辑/调试器与M脚本
文件编写
2.2.6MATLAB的路径搜索机制
2.3MATLAB帮助系统用法简介
2.3.1帮助系统的体系结构
2.3.2常用帮助命令
2.3.3帮助浏览器
习题
第3章MATLAB基本操作
3.1常用语法及指令
3.1.1常用数学函数
3.1.2表达式的基本运算符
3.2MATLAB的数据类型
3.2.1整数
3.2.2浮点数
3.2.3复数
3.2.4逻辑变量
3.2.5变量
3.2.6数据类型之间的转换
3.3MATLAB的基本语法
3.3.1矩阵的赋值
3.3.2几种基本矩阵
3.3.3矩阵的变换
3.3.4矩阵的初等运算
3.3.5矩阵的基本运算
3.3.6矩阵元素的关系运算与逻辑
运算
习题
第4章向量、字符串、单元数组与
结构体
4.1向量
4.2字符串与字符串操作
4.2.1字符串的生成
4.2.2字符串操作
4.3单元数组与结构数组
4.3.1单元数组
4.3.2字符串的比较、查找和替换
4.3.3结构数组
习题
第5章基本绘图
5.1二维图形绘制
5.1.1绘图步骤
5.1.2二维绘图函数
5.1.3绘图窗口控制
5.2三维图形绘制
5.3图形控制
5.3.1二维图形控制
5.3.2三维图形控制
5.4特殊图形的绘制
5.4.1二维特殊绘图函数
5.4.2三维特殊绘图函数
习题
目录第6章MATLAB数值运算
6.1数据分析与稀疏矩阵
6.1.1基本数据分析函数
6.1.2线性方程组的求解
6.1.3相关与卷积
6.1.4傅里叶变换
6.1.5稀疏矩阵
6.2多项式的操作
6.2.1多项式的表示
6.2.2多项式的运算
6.2.3多项式的求解
6.2.4多项式的拟合
6.2.5多项式的插值
6.3函数运算
6.3.1函数的绘图及分析
6.3.2函数的数值积分
6.4微分方程
习题
第7章MATLAB编程
7.1脚本文件与编辑器
7.1.1创建和使用脚本文件
7.1.2有效使用脚本文件
7.1.3有效使用命令窗口和编辑器/
调试器窗口
7.1.4脚本文件可读性
7.1.5脚本文件示例
7.2输入/输出语句与程序设计
开发
7.2.1输入输出语句
7.2.2M函数文件的定义与调用
7.2.3伪代码
7.2.4程序设计和开发
7.3程序流程控制语句
7.3.1ifelseif/elseend条件分支
控制
7.3.2switchcase 切换多分支控制
7.3.3循环控制
7.3.4使用数组作为循环索引
7.4关系操作和逻辑操作
7.4.1logical类和logical函数
7.4.2逻辑运算符
7.4.3逻辑函数
7.4.4使用逻辑数组访问数组
7.5MATLAB程序调试
7.5.1断点功能区
7.5.2运行功能区
7.5.3查找故障
7.5.4循环调试示例
习题
第8章MATLAB符号处理
8.1符号运算简介
8.1.1符号对象
8.1.2符号变量和符号表达式的生成
8.1.3findsym函数和subs函数
8.1.4符号和数值之间的转换
8.1.5任意精度的计算
8.1.6创建符号方程
8.2符号表达式的化简与替换
8.2.1符号表达式的化简
8.2.2符号表达式的替换
8.3符号微积分
8.3.1符号表达式求极限
8.3.2符号微分
8.3.3符号积分
8.3.4级数求和
8.3.5泰勒级数
8.4符号方程的求解
8.4.1代数方程求解
8.4.2代数方程组求解
8.4.3微分方程求解
8.4.4微分方程组求解
8.4.5复合函数和反函数
8.5符号积分变换
8.5.1傅里叶变换
8.5.2拉普拉斯变换
8.5.3z变换
习题
第9章MATLAB句柄图形与GUI
设计
9.1MATLAB的图形对象
9.1.1Root对象
9.1.2Figure对象
9.1.3Core对象
9.1.4Plot对象
9.1.5Annotation对象
9.1.6Group对象
9.2图形对象属性与操作
9.2.1图形对象的属性
9.2.2图形对象属性值设置
9.2.3对象的默认属性值
9.2.4对象属性值的查询
9.3GUI简介
9.3.1GUI概述
9.3.2GUI的可选控件
9.3.3创建简单GUI示例
9.4向导创建GUI
9.4.1启动GUIDE
9.4.2控件运作机理及创建
9.4.3向导创建GUI示例
9.5编写GUI代码
9.5.1GUI文件
9.5.2响应函数
9.5.3控件编程
9.6程序创建GUI
9.6.1创建GUI的常用函数
9.6.2程序创建GUI示例
习题
第10章优化工具箱
10.1优化理论与优化工具箱简介
10.1.1优化理论概述
10.1.2MATLAB优化工具箱概述
10.1.3常用优化功能函数
10.1.4优化工具箱使用一般步骤
10.2线性规划问题
10.2.1线性规划数学模型
10.2.2线性规划MATLAB优化函数
10.2.3模型求解示例
10.3二次规划问题
10.3.1二次规划模型
10.3.2二次规划函数
10.3.3二次规划问题的应用
10.4无约束非线性规划
10.4.1基本数学原理介绍
10.4.2fminbnd函数
10.4.3fminunc函数
10.4.4fminsearch函数
10.5有约束非线性规划问题
10.5.1有约束非线性规划数学模型
10.5.2有约束非线性规划函数
10.6多目标优化
10.6.1fgoalattain函数
10.6.2fminimax函数
习题
第11章智能优化算法
11.1遗传算法简介
11.2遗传算法工具箱简介
11.2.1遗传算法工具箱界面操作与参数
设置
11.2.2遗传算法工具箱主要函数与
编程
11.3神经网络简介
11.4神经网络工具箱
习题
第12章Simulink入门与实例演示
12.1Simulink功能与特点简介
12.2实例演示——房屋热力学系统
模型
12.2.1运行房屋热力学系统演示
模型
12.2.2房屋热力学系统模型说明
12.3双质量弹簧系统模型演示及其他
模型实例
12.3.1双质量弹簧系统模型
12.3.2其他实例演示程序
12.4Simulink偏好属性设置
习题
第13章创建Simulink模型
13.1新建或打开模型
13.2模块基本操作
13.3模块连线操作
13.4模型说明
13.5模型打印
习题
第14章Simulink模块库
14.1模块库简介
14.2常用模块组
14.3连续模块组
14.4离散模块组
14.5非连续模块组
14.6逻辑运算与位操作模块组
14.7查表模块组
14.8数学运算模块组
14.9端口与子系统模块组
14.10信号通道模块组
14.11信号接收模块组
14.12信号源模块组
14.13用户自定义模块组
14.14专业模块库简介
习题
第15章Simulink模型的仿真运行
15.1用Simulink模型仿真的基本
步骤
15.2模型窗口的基本操作和参数
设置
15.2.1模型窗口仿真的基本操作
15.2.2仿真参数设置
15.3影响仿真速度与精度的因素
15.3.1求解器Solver及其正确设置
15.3.2影响Simulink仿真速度的若干
因素
15.3.3提高Simulink仿真精度的若干
措施
15.4S函数技术简介
15.4.1S函数的基本用法
15.4.2M文件S函数简介
15.4.3M文件S函数模板
15.4.4Simulink仿真应用举例
习题
第16章应用案例
16.1车货匹配问题
16.2选址问题
16.3旅行商问题
16.4供应链牛鞭效应仿真
参考文献
内容摘要
本书内容包括MATLAB软件使用与计算机仿真两大部分，结合MATLAB、Simulink的学习体系，引导读者学习如何利用MATLAB进行计算机仿真。为满足交通、物流、机械等专业对优化、预测、机器学习等领域的需求，本书单设两章介绍MATLAB优化工具箱和智能算法工具箱，并设应用案例一章，讲解典型应用。为适应现代仿真技术的发展，本书从连续系统、离散系统、混合系统的角度介绍了计算机仿真、建模的相关知识，以及基于Simulink的计算机仿真。本书可作为高等学校交通、物流、机械等专业的本科生或研究生教材，亦可供相关科技工作者参考。
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