MATLAB应用全解

图书标准信息

• 作者 付文利
• 出版社 清华大学出版社
• 出版时间 2023-05
• 版次 1
• ISBN 9787302617952
• 定价 129.00元
• 装帧 其他
• 开本 16开
• 纸张 胶版纸

【内容简介】

MATLAB是适合多学科、多工作平台的开放性很强的大型科学应用软件。本书以MATLAB 2022a软件为基础，全面阐述MATLAB的功能，帮助读者尽快掌握MATLAB的应用技巧。全书共分为16章，从MATLAB工作界面讲起，详细介绍MATLAB的基础知识、数组、矩阵、符号运算、二维绘图、三维绘图、程序设计、函数、数据分析与处理、微积分运算、概率与数理统计、优化计算等内容，同时还对Simulink仿真与应用进行详细的讲解。为了方便用户更好地操作MATLAB，本书中的示例均已记录在M文件及其他相关文件中，读者可以将相应目录设置为工作目录，直接使用M文件进行操作，以提高学习效率。 本书是一本全面的MATLAB参考书，讲解翔实，结合实例引导，深入浅出，可作为高等院校理工科相关专业研究生、本科生的教材，也可作为广大科研工程技术人员的参考用书。

【作者简介】

付文利,毕业于哈尔滨工业大学信息技术专业，研究生学历。现就职于湖北烽火通信集团虹信通信公司，担任系统工程师。精通Matlab科学计算、Simulink系统仿真、Visual C   程序设计等，在国内外期刊发表论文多篇。在工作实践中对Matlab/Simulink有了透彻的理解，Matlab已经成为工作中必不可少的工具。

【目录】

 部分  MATLAB基础知识

第1章  初识MATLAB 3

　　46分钟

　　1.1  MATLAB简介 3

　　1.2  工作界面 4

　　　　1.2.1  命令行窗口 5

　　　　1.2.2  命令历史记录窗口 8

　　　　1.2.3  当前文件夹和路径管理 9

　　　　1.2.4  搜索路径 9

　　　　1.2.5  工作区和数组编辑器 11

　　　　1.2.6  变量的编辑命令 12

　　　　1.2.7  存取数据文件 13

　　1.3  通用命令 14

　　　　1.3.1  常用命令 14

　　　　1.3.2  输入内容的编辑 14

　　　　1.3.3  标点 15

　　1.4  帮助系统 15

　　　　1.4.1  纯文本帮助 15

　　　　1.4.2  帮助导航 16

　　　　1.4.3  示例帮助 16

　　1.5  初步使用MATLAB 17

　　1.6  本章小结 18

第2章  基础知识 19

　　69分钟

　　2.1  基本概念 19

　　　　2.1.1  常量与变量 19

　　　　2.1.2  无穷量和非数值量 20

　　　　2.1.3  标量、向量、矩阵与数组 21

　　　　2.1.4  命令、函数、表达式和语句 21

　　　　2.1.5  数组、矩阵与符号矩阵 22

　　2.2  数据类型 23

　　　　2.2.1  数据类型概述 23

　　　　2.2.2  整数类型 24

　　　　2.2.3  浮点数类型 26

　　　　2.2.4  显示格式 27

　　　　2.2.5  常用函数 28

　　2.3  基本运算 29

　　　　2.3.1  算术运算 29

　　　　2.3.2  关系运算 30

　　　　2.3.3  逻辑运算 30

　　　　2.3.4  运算符的优先级 33

　　　　2.3.5  常用函数 33

　　2.4  向量 34

　　　　2.4.1  向量生成 35

　　　　2.4.2  向量加减和数乘运算 37

　　　　2.4.3  向量点积和叉积运算 37

　　2.5  字符串 39

　　　　2.5.1  字符串变量与一维字符数组 39

　　　　2.5.2  对字符串的多项操作 40

　　　　2.5.3  二维字符数组 42

　　2.6  小结 43

第3章  数组 44

　　100分钟

　　3.1  创建数组 44

　　　　3.1.1  创建空数组 44

　　　　3.1.2  创建一维数组 45

　　　　3.1.3  创建二维数组 46

　　　　3.1.4  创建三维数组 47

　　　　3.1.5  创建低维标准数组 50

　　　　3.1.6  创建高维标准数组 51

　　3.2  数组属性 52

　　　　3.2.1  数组结构 52

　　　　3.2.2  数组大小 53

　　　　3.2.3  数组维度 54

　　　　3.2.4  数组数据类型 54

　　　　3.2.5  数组内存的占用 55

　　3.3  创建特殊数组 56

　　　　3.3.1  0-1数组 56

　　　　3.3.2  对角数组 56

　　　　3.3.3  随机数组 57

　　　　3.3.4  魔方数组 58

　　3.4  数组操作 58

　　　　3.4.1  保存和装载 58

　　　　3.4.2  索引和寻址 59

　　　　3.4.3  扩展和裁剪 61

　　　　3.4.4  形状改变 66

　　　　3.4.5  数组运算 69

　　　　3.4.6  数组查找 72

　　　　3.4.7  数组排序 73

　　　　3.4.8  高维数组降维 73

　　3.5  多维数组及其操作 74

　　　　3.5.1  多维数组属性 74

　　　　3.5.2  多维数组操作 75

　　3.6  小结 78

第4章  矩阵 79

　　66分钟

　　4.1  矩阵基本操作 79

　　　　4.1.1  元素存储次序 79

　　　　4.1.2  元素表示及操作 80

　　4.2  创建矩阵 83

　　　　4.2.1  直接输入法 83

　　　　4.2.2  抽取法 84

　　　　4.2.3  拼接法 85

　　　　4.2.4  函数法 86

　　　　4.2.5  拼接函数和变形函数法 87

　　　　4.2.6  加载法 89

　　　　4.2.7  M文件法 90

　　　　4.2.8  复数矩阵输入 90

　　　　4.2.9  大矩阵的生成 91

　　4.3  基本运算 91

　　　　4.3.1  矩阵行列式的值 91

　　　　4.3.2  矩阵加减、数乘与乘法 92

　　　　4.3.3  求矩阵的逆 92

　　　　4.3.4  矩阵的除法 93

　　　　4.3.5  求矩阵的秩 94

　　　　4.3.6  求矩阵的特征值与特征向量 95

　　　　4.3.7  矩阵的乘幂与开方 95

　　　　4.3.8  矩阵的指数与对数运算 96

　　　　4.3.9  矩阵转置 96

　　　　4.3.10  矩阵的提取与翻转 97

　　4.4  矩阵特征参数 98

　　　　4.4.1  条件数、矩阵的稳定性 98

　　　　4.4.2  特征值和特征向量 99

　　　　4.4.3  范数 104

　　　　4.4.4  条件数 106

　　4.5  矩阵的数学函数 107

　　　　4.5.1  三角函数 107

　　　　4.5.2  指数函数和对数函数 109

　　　　4.5.3  复数函数 111

　　4.6  稀疏矩阵技术 112

　　　　4.6.1  基本稀疏矩阵 112

　　　　4.6.2  稀疏矩阵函数 115

　　4.7  矩阵分解 118

　　　　4.7.1  Cholesky分解 118

　　　　4.7.2  不完全Cholesky分解 119

　　　　4.7.3  LU分解 120

　　　　4.7.4  不完全LU分解 121

　　　　4.7.5  QR分解 122

　　　　4.7.6  操作QR分解结果 123

　　　　4.7.7  奇异值分解 123

　　4.8  小结 124

第5章  符号运算 125

　　55分钟

　　5.1  基本概念 125

　　　　5.1.1  符号对象 125

　　　　5.1.2  符号常量 128

　　　　5.1.3  符号变量 128

　　　　5.1.4  符号表达式、函数与方程 129

　　　　5.1.5  自变量函数 133

　　　　5.1.6  符号矩阵 134

　　5.2  符号运算基本内容 137

　　　　5.2.1  符号变量代换 137

　　　　5.2.2  符号对象转换为数值对象 138

　　　　5.2.3  符号表达式化简 140

　　　　5.2.4  符号运算的其他函数 143

　　　　5.2.5  两种特定的符号运算函数 144

　　5.3  符号微积分 146

　　　　5.3.1  符号极限运算 146

　　　　5.3.2  符号函数微分运算 149

　　　　5.3.3  符号函数积分运算 150

　　　　5.3.4  符号卷积 152

　　　　5.3.5  符号积分变换 152

　　5.4  符号矩阵及其运算 155

　　　　5.4.1  符号矩阵元素访问 155

　　　　5.4.2  符号矩阵基本运算 156

　　　　5.4.3  符号矩阵化简 161

　　　　5.4.4  符号矩阵微分与积分 163

　　5.5  符号方程求解 164

　　　　5.5.1  代数方程求解 164

　　　　5.5.2  微分方程求解 167

　　5.6  小结 169

第二部分  MATLAB绘图与程序设计

第6章  二维绘图 173

　　50分钟

　　6.1  数据可视化 173

　　　　6.1.1  离散数据可视化 173

　　　　6.1.2  连续函数可视化 176

　　6.2  基本二维图形绘制 178

　　　　6.2.1  二维图形绘制步骤 178

　　　　6.2.2  二维基本绘图函数(plot) 179

　　　　6.2.3  快速方程式绘图(fplot,ezplot) 182

　　6.3  二维图形的修饰 183

　　　　6.3.1  色彩、线型和点型 183

　　　　6.3.2  坐标轴的调整 185

　　　　6.3.3  刻度和栅格 187

　　　　6.3.4  设置坐标框 188

　　　　6.3.5  图形标识 189

　　　　6.3.6  图案填充 192

　　6.4  子图绘制法 194

　　6.5  特殊图形的绘制 197

　　　　6.5.1  特殊坐标系图形的绘制 197

　　　　6.5.2  特殊二维图形的绘制 201

　　6.6  二维绘图应用 206

　　6.7  小结 212

第7章  三维绘图 213

　　24分钟

　　7.1  三维绘图基础 213

　　　　7.1.1  三维绘图基本步骤 213

　　　　7.1.2  三维绘图基本函数 214

　　　　7.1.3  三维坐标标记及图形标记 217

　　7.2  三维网格曲面 218

　　　　7.2.1  绘制三维曲面 218

　　　　7.2.2  栅格数据的生成 222

　　　　7.2.3  网格曲面的绘制命令 224

　　　　7.2.4  隐藏线的显示和关闭 227

　　7.3  三维阴影曲面的绘制 228

　　　　7.3.1  带有等高线的阴影曲面绘制 228

　　　　7.3.2  具有光照效果的阴影曲面绘制 228

　　7.4  三维图形的控制 229

　　　　7.4.1  设置视角位置 229

　　　　7.4.2  设置坐标轴 230

　　7.5  三维图形特殊处理 231

　　　　7.5.1  透视、镂空和裁切 231

　　　　7.5.2  色彩控制 233

　　　　7.5.3  照明和材质处理 236

　　　　7.5.4  简捷绘图函数 237

　　7.6  特殊三维图形 239

　　　　7.6.1  螺旋线 239

　　　　7.6.2  抛物面 240

　　　　7.6.3  柱状图 241

　　　　7.6.4  柱体 243

　　　　7.6.5  饼状图 244

　　　　7.6.6  双曲面 245

　　　　7.6.7  三维等高线 246

　　　　7.6.8  三维离散序列图 247

　　　　7.6.9  其他图形 247

　　7.7  三维绘图应用 248

　　7.8  小结 256

第8章  程序设计 257

　　20分钟

　　8.1  程序结构 257

　　　　8.1.1  if分支结构 257

　　　　8.1.2  switch分支结构 258

　　　　8.1.3  while循环结构 259

　　　　8.1.4  for循环结构 260

　　8.2  控制语句 261

　　　　8.2.1  continue命令 261

　　　　8.2.2  break命令 262

　　　　8.2.3  return命令 263

　　　　8.2.4  input命令 263

　　　　8.2.5  keyboard命令 264

　　8.3  文件操作 264

　　　　8.3.1  fopen语句 265

　　　　8.3.2  fclose语句 266

　　8.4  程序调试 266

　　　　8.4.1  程序调试命令 266

　　　　8.4.2  程序常见的错误类型 267

　　8.5  程序优化 271

　　　　8.5.1  效率优化（时间优化） 271

　　　　8.5.2  内存优化（空间优化） 271

　　　　8.5.3  几个常用的算法程序 277

　　8.6  小结 285

第9章  函数 286

　　22分钟

　　9.1  M文件 286

　　　　9.1.1  M文件概述 286

　　　　9.1.2  变量 287

　　　　9.1.3  脚本文件 288

　　　　9.1.4  函数文件 289

　　　　9.1.5  函数调用 290

　　9.2  函数类型 294

　　　　9.2.1  匿名函数 294

　　　　9.2.2  主函数 295

　　　　9.2.3  嵌套函数 295

　　　　9.2.4  子函数 296

　　　　9.2.5  私有函数 296

　　　　9.2.6  重载函数 296

　　9.3  参数传递 297

　　　　9.3.1  参数传递概述 297

　　　　9.3.2  输入和输出参数的数目 297

　　　　9.3.3  可变数目的参数传递 298

　　　　9.3.4  返回被修改的输入参数 299

　　　　9.3.5  全局变量 300

　　9.4  小结 301

第三部分  MATLAB高级应用

第10章  数据分析与处理 305

　　23分钟

　　10.1  插值 305

         10.1.1  一维插值 305

         10.1.2  二维插值 307

         10.1.3  三维插值 309

         10.1.4  多维插值 310

         10.1.5  样条插值 312

　　10.2  曲线拟合 313

         10.2.1  多项式拟合 314

         10.2.2  加权小方差拟合 315

　　10.3  曲线拟合工具 317

         10.3.1  曲线拟合图形用户接口 317

         10.3.2  绘制拟合残差图形 318

         10.3.3  数据预测 319

　　10.4  傅里叶分析 320

         10.4.1  离散傅里叶变换 320

         10.4.2  FFT和DFT对比 322

　　10.5  图像数据分析 324

　　10.6  小结 329

第11章  微积分运算 330

　　20分钟

　　11.1  极限 330

　　11.2  求积运算 332

         11.2.1  积分基本概念 332

         11.2.2  符号积分函数 333

         11.2.3  数值积分函数 335

　　11.3  求积算法实现 340

         11.3.1  牛顿-科特斯求积 340

         11.3.2  高斯-勒让德求积 342

         11.3.3  复化求积 343

         11.3.4  龙贝格求积 346

　　11.4  微分方程 347

         11.4.1  微分方程的概念 347

         11.4.2  常微分方程的解 347

         11.4.3  微分方程的数值解法 353

         11.4.4  偏微分方程的数值解法 354

　　11.5  多元函数的极值 358

　　11.6  本章小结 360

第12章  概率与数理统计 361

　　25分钟

　　12.1  随机数的产生 361

         12.1.1  二项分布随机数 361

         12.1.2  泊松分布随机数 362

         12.1.3  均匀分布随机数 363

         12.1.4  正态分布随机数 363

         12.1.5  其他常见分布随机数 363

　　12.2  概率密度函数 365

         12.2.1  常见分布的密度函数作图 365

         12.2.2  通用函数计算概率密度函数值 368

         12.2.3  专用函数计算概率密度函数值 369

　　12.3  随机变量的数字特征 370

         12.3.1  平均值、中值 371

         12.3.2  数学期望 372

         12.3.3  协方差及相关系数 373

         12.3.4  中心矩 374

         12.3.5  数据比较 374

         12.3.6  方差 376

         12.3.7  常见分布的期望和方差 377

　　12.4  参数估计 378

         12.4.1  常见分布的参数估计 378

         12.4.2  点估计 380

         12.4.3  区间估计 382

　　12.5  假设检验 382

         12.5.1  方差已知时的均值假设检验 382

         12.5.2  正态总体均值假设检验 383

         12.5.3  分布拟合假设检验 385

　　12.6  方差分析 387

         12.6.1  单因子方差分析 387

         12.6.2  双因子方差分析 389

　　12.7  统计图表的绘制 390

         12.7.1  正整数的频率表 390

         12.7.2  经验累积分布函数图形 390

         12.7.3  小二乘拟合直线 391

         12.7.4  绘制正态分布概率图形 392

         12.7.5  绘制威布尔概率图形 392

         12.7.6  样本数据的箱线图 393

         12.7.7  增加参考线 393

         12.7.8  增加多项式曲线 394

         12.7.9  样本概率图形 394

         12.7.10  附加有正态密度曲线的直方图 395

         12.7.11  在指定的界线之间绘制正态密度曲线 395

　　12.8  本章小结 396

第13章  优化计算 397

　　18分钟

　　13.1  优化参数设置 397

         13.1.1  创建或编辑优化选项 397

         13.1.2  获取优化选项参数 400

　　13.2  线性规划 400

         13.2.1  线性规划数学模型 401

         13.2.2  非标准型的标准化 402

         13.2.3  线性规划函数调用格式 403

         13.2.4  线性规划函数参数含义 403

         13.2.5  线性规划函数命令详解 405

         13.2.6  线性规划问题求解 406

　　13.3  有约束非线性规划 409

         13.3.1  函数调用格式 410

         13.3.2  函数参数含义 410

         13.3.3  函数命令详解 417

         13.3.4  问题求解 417

　　13.4  无约束非线性优化 419

         13.4.1  一维搜索优化函数fminbnd 419

         13.4.2  多维无约束搜索函数fminsearch 423

         13.4.3  多维无约束优化函数fminunc 425

　　13.5  多目标规划 430

         13.5.1  理想点法 431

         13.5.2  线性加权和法 434

         13.5.3  小法 436

         13.5.4  多目标规划函数 439

　　13.6  二次规划 449

         13.6.1  函数调用格式 449

         13.6.2  函数参数含义 449

         13.6.3  问题求解 453

　　13.7  小二乘问题 454

         13.7.1  约束线性小二乘 454

         13.7.2  非线性数据（曲线）拟合 455

         13.7.3  非负线性小二乘 457

　　13.8  非线性方程的优化解 457

         13.8.1  求单变量函数的零点 458

         13.8.2  求解非线性方程组 458

　　13.9  小结 460

第四部分  Simulink仿真应用

第14章  Simulink仿真基础 463

　　30分钟

　　14.1  基本介绍 463

         14.1.1  运行Simulink 463

         14.1.2  初识模块库 463

         14.1.3  打开系统模型 465

         14.1.4  保存系统模型 465

         14.1.5  打印模型框图并生成报告 465

         14.1.6  常用鼠标和键盘操作 467

         14.1.7  环境设置 467

         14.1.8  仿真基本步骤 468

         14.1.9  系统封装 469

　　14.2  模块库介绍 470

         14.2.1  信号源模块库 471

         14.2.2  信号输出模块库 472

         14.2.3  表格模块库 473

         14.2.4  数学运算模块库 474

         14.2.5  连续模块库 475

         14.2.6  非线性模块库 476

         14.2.7  离散模块库 477

         14.2.8  信号路由模块库 478

　　14.3  模块操作 479

         14.3.1  Simulink模块类型 479

         14.3.2  模块的创建 480

         14.3.3  模块的连接 481

         14.3.4  模块参数设置 484

　　14.4  系统仿真 484

         14.4.1  仿真参数设置 484

         14.4.2  启动仿真 486

         14.4.3  仿真结果分析 486

         14.4.4  简单系统的仿真分析 486

　　14.5  本章小结 491

第15章  Simulink子系统 492

　　28分钟

　　15.1  子系统介绍 492

         15.1.1  子系统含义 492

         15.1.2  创建子系统 493

         15.1.3  模型浏览器 496

　　15.2  高级子系统 498

         15.2.1  使能子系统 498

         15.2.2  触发子系统 501

         15.2.3  使能触发子系统 504

         15.2.4  交替执行子系统 504

　　15.3  子系统封装 507

         15.3.1  封装子系统特征 507

         15.3.2  封装选项设置 508

　　15.4  自定义库 513

　　15.5  本章小结 514

第16章  Simulink仿真与调试 515

　　14分钟

　　16.1  仿真参数配置 515

         16.1.1  求解器概述 515

         16.1.2  仿真参数设置 516

　　16.2  模型调试 520

         16.2.1  调试器GUI模式 521

         16.2.2  调试器命令行模式 522

         16.2.3  调试器命令 522

         16.2.4  调试器控制 524

　　16.3  设置断点 525

         16.3.1  无条件断点 526

         16.3.2  有条件断点 527

　　16.4  仿真信息显示 529

         16.4.1  显示模块I/O 529

         16.4.2  显示代数环信息 530

         16.4.3  显示系统状态 531

         16.4.4  显示求解器信息 532

         16.4.5  显示模型中模块的执行顺序 533

         16.4.6  显示系统或模块 534

　　16.5  小结 535

参考文献 536

24

MATLAB应用全解 

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