MATLAB教程

内容简介

本书以MATLAB R2014a中、英文版为编写基础，系统讲解MATLAB基本环境和操作要旨；分章阐述符号计算、数值计算、计算结果可视化及编程精要；选例展现MATLAB精华工具Simulink的功能级和元器件级仿真能力；范例剖析MATLAB版面编辑器的用法和图形用户界面(GUI)的制作要领；简扼勾画MATLAB和Word集成一体的Notebook环境。
全书包含153个多年凝炼的计算范例和83个开拓思路的习题。所有算例程序可靠、完整，读者可以准确地重现本书所提供的算例结果。习题另附包含彩色图形的电子答案。
书后编有索引，本书所用全部命令及配套的标点符号一览无余。利用索引，读者很容易查阅演示各命令和标点使用方法的节次。
全书由印刷版和电子文档结合而成。印刷版便于读者进行系统、全面、长时间连续阅读，便于随心的翻阅、浏览；而电子文档则可方便教师制作电子讲稿，方便学生完成电子作业，向读者提供实践本书内容所需的全部可靠程序、色彩信息和动态交互环境，还将随MATLAB版本升级而及时地向读者提供新内容。
本书内容充实、篇幅紧凑，是专为理工科院校本科生系统学习MATLAB而撰写的，也可供部分研究生使用；既可用做教材、课程设计和毕业设计参考用书，也可作为自学用书。

目录

第1章 基础准备及入门 1
1.1 MATLAB的安装和工具包选择 1
1.2 MATLAB桌面 2
1.2.1 MATLAB桌面的启动 2
1.2.2 MATLAB桌面的布局 3
1.3 命令窗运行入门 3
1.3.1 命令窗简介 3
1.3.2 单的计算器使用法 3
1.3.3 数值、变量和表达式 5
1.4 命令窗操作要旨 15
1.4.1 命令窗的显示方式 15
1.4.2 命令行中的标点符号 17
1.4.3 命令窗的常用控制命令 19
1.4.4 命令窗中命令行的编辑 19
1.5 当前文件夹和路径设置器 20
1.5.1 当前文件夹及其使用 20
1.5.2 搜索路径和路径设置 22
1.6 工作内存区和历史命令窗 23
1.6.1 工作内存区、交互绘图和变量编辑器 23
1.6.2 历史命令窗和M文件编辑器 24
1.7 帮助系统及其使用 27
1.7.1 浏览器帮助系统 27
1.7.2 命令窗帮助系统 30
习题1 31
第2章 符号计算 33
2.1 符号对象和符号表达式 33
2.1.1 基本符号对象和运算算符 33
2.1.2 符号计算中的函数命令 37
2.1.3 符号表达式和符号函数 37
2.1.4 符号对象的识别 41
2.1.5 符号运算机理和变量假设 42
2.2 符号数字及表达式的操作 45
2.2.1 符号数字转换成双精度数字 45
2.2.2 符号数字的任意精度表达形式 45
2.2.3 符号表达式的基本操作 47
2.2.4 表达式中的置换操作 47
2.3 符号微积分 51
2.3.1 极限和导数的符号计算 51
2.3.2 序列/级数的符号求和 56
2.3.3 符号积分 57
2.4 微分方程的符号解法 60
2.4.1 符号解法和数值解法的互补作用 60
2.4.2 求微分方程符号解的一般命令 60
2.4.3 微分方程符号解示例 61
2.5 符号变换和符号卷积 63
2.5.1 Fourier变换及其反变换 64
2.5.2 Laplace变换及其反变换 68
2.5.3 Z变换及其反变换 70
2.5.4 符号卷积 72
2.6 符号矩阵分析和代数方程解 73
2.6.1 符号矩阵分析 73
2.6.2 线性方程组的符号解 76
2.6.3 一般代数方程组的解 77
2.7 代数状态方程求符号传递函数 79
2.7.1 结构框图的代数状态方程解法 80
2.7.2 信号流图的代数状态方程解法 81
2.8 符号计算结果的可视化 83
2.8.1 直接可视化符号表达式 83
2.8.2 使用数值及符号混合数据绘图 87
2.8.3 可视化与数据探索 90
习题2 91
第3章 数组运算及数组化编程 95
3.1 数组、结构和创建 95
3.1.1 数组及其结构 95
3.1.2 行（列）数组的创建 97
3.1.3 二维通用数组的创建 99
3.1.4 数组构作技法综合 103
3.2 数组元素编址及寻访 105
3.2.1 数组元素的编址 105
3.2.2 二维数组元素的寻访 106
3.3 数组运算 109
3.3.1 实施数组运算的算符 109
3.3.2 实施数组运算的函数 113
3.3.3 数组运算中的溢出及非数处理 114
3.3.4 数组化编程 115
3.4 矩阵及其运算 117
3.4.1 矩阵和数组的异同 117
3.4.2 矩阵运算符和矩阵函数 118
3.4.3 矩阵化编程 121
习题3 123
第4章 数值计算 125
4.1 数值微积分 125
4.1.1 近似数值极限及导数 125
4.1.2 数值求和与近似数值积分 129
4.1.3 计算精度可控的数值积分 131
4.1.4 函数极值的数值求解 135
4.1.5 常微分方程的数值解 138
4.2 矩阵和代数方程 140
4.2.1 矩阵的标量特征参数 140
4.2.2 矩阵的变换和特征值分解 142
4.2

摘要与插图

2014a适配版修订说明
为适应2014年春启用的MATLAB中、英文两个版本，同时为适应符号计算工具包的阶段性升级，也为协调本书近来逐年修改的内容，本版以“Windows 7 + Word 7 + MATLAB R2014a”为平台对本“教程”做了以下修订：
1. 为适应MATLAB中文版修订全书
自2013年秋起，MATLAB推出了尚待逐步完善的中文版。该版本的变化表现在如下两方面：
多个常用界面的文字标识中文化。已被中文化的界面有MATLAB桌面、图形如窗、M文件编辑器、变量编辑器、路径编辑器及GUI编辑器等。当然，还有许多界面仍是英文标识的。
提供了允许注册用户访问的中文帮助网站。但到目前为止，该网站提供的中文帮助文档还相当有限。从帮助目录上看，于MATLAB，至于Simulink等工具包都仍是英文文档；仅就MATLAB中文文档看，其中也有相当一部分内容仍是英文的，而且中英文呈现交叉分布，显得不很完整。
由于这种变化刚刚开始，所以它给用户带来的方便尚不能充分体现。目前，中文界面和英文帮助之间缺乏对应、中文专业术语和英文关键词缺乏对应、中文文档和英文文档交叉印证困难等问题肯定是暂时的，可以克服的，但也确实需要比较长的时间。
本书针对以上现状进行了全书修订，以适应MATLAB R2014a的中英文两种版本。
2. 重写第1章基础准备及入门
MATLAB R2014a采用Windows 7风格的中文Desktop桌面。早先的英文文字型下拉菜单和狭窄工具条，现已被内容丰富而又一目了然的中文工具带及图标下拉菜单所替代。交互式在线帮助进一步强化，而命令式帮助则相对衰退。为适应这种变化，本版第1章的结构和内容都有较大的改动。
3. 全面改写第2章符号计算
自符号计算引擎改用MuPAD以来，历经几年修改，符号工具包现已能使运行机理截然不同的MuPAD和MATLAB较好地融合。这表现为：运行命令采用MATLAB语言风格；符号计算采用与数值计算相同的数值算术、关系、逻辑运算符；符号计算的数值结果可像数值计算结果一样直接被plot命令接受；MuPAD中的各种变量假设已可在MATLAB环境被全面体现。符号工具包的这种改进，使得早先需要借助mfun和evalin实现的计算都得以简化。根据符号工具包的这种变化，本版第2章对内容进行了全面重组和改写。
4. 系统重写第3章数组运算及数组化编程
鉴于学生对数组及运算概念比较生疏，对数组运算与矩阵运算异同难以辨别的困惑，本版在历年修订的基础上，对数组、数组运算、矩阵、矩阵运算以及数组化编程进行了比较的内容重组和改写，从而使本书所用的各种专业术语与读者在数学中所理解的术语相一致。
5. 修改了第4章数值计算中的个别算例
在例4.1-4中，修改了stairs、plot、stem命令，并使用了legend的新调用格式，从而使图形能更鲜明表现trapz和sum之间的差异。
对例4.1-7进行了修改，一方面更突出强调了fminbnd只具备搜索局域极小值的能力，另一方面为介绍较大范围内自动搜索值的例6.1-1做了准备。
6. 少量修改了第5章数据和函数的可视化
根据getframe命令的变化，重写了演示影片动画的例5.4-6。
7. 部分改写第6章M文件和函数句柄
为体现MATLAB数组混合运算可减少循环及条件分支结构的特点，本版对该章中涉及循环和条件分支的内容进行了改写，使之更鲜明地体现MATLAB编程与其他语言编程的差别。此外，鉴于feval命令在本书极少使用，本版删除了feval对函数句柄调用的内容。
8. 适应性地修改第7章Simulink交互式仿真集成环境
由于Simulink升级，部分模块、模型窗、模型库及其他对话窗口都有一定的变化，本版在保持原先算例核心内容不变的情况下，进行了适应性修改。其中，例7.3-1修改内