MATLAB基礎(chǔ)與應(yīng)用實(shí)例集粹

第1章　MATLAB入門　1
1.1　MATLAB的簡(jiǎn)介及歷史　1
1.1.1　MATLAB的簡(jiǎn)介　1
1.1.2　MATLAB的發(fā)展歷史　2
1.1.3　MATLAB 7的新功能　3
1.1.4　MATLAB的語(yǔ)言基礎(chǔ)　5
1.2　MATLAB的安裝和啟動(dòng)　6
1.2.1　MATLAB的安裝　7
1.2.2　MATLAB的啟動(dòng)　7
1.2.3　MATLAB開發(fā)環(huán)境配置　8
1.3　MATLAB操作界面介紹　8
1.3.1　任務(wù)欄　9
1.3.2　啟動(dòng)按鈕　9
1.3.3　命令窗口　9
1.3.4　命令歷史窗口　9
1.3.5　當(dāng)前目錄瀏覽器　10
1.4　MATLAB數(shù)學(xué)運(yùn)算知識(shí)　10
1.4.1　MATLAB矩陣　10
1.4.2　MATLAB的數(shù)據(jù)類型　11
1.4.3　MATLAB矩陣存儲(chǔ)方式　13
1.5　MATLAB工具箱簡(jiǎn)介　14
1.6　MATLAB幫助查詢功能　16
1.6.1　MATLAB幫助瀏覽器　16
1.6.2　help函數(shù)和doc函數(shù)　17
第2章　MATLAB數(shù)值運(yùn)算　19
2.1　基本算術(shù)運(yùn)算　19
2.1.1　基本算術(shù)運(yùn)算符　19
2.1.2　常用數(shù)學(xué)函數(shù)　20
2.2　向量及其運(yùn)算　21
2.2.1　向量的生成　21
2.2.2　向量的基本運(yùn)算　22
2.2.3　點(diǎn)積、叉積及混合積的實(shí)現(xiàn)　23
2.3　矩陣及其運(yùn)算　24
2.3.1　矩陣的生成　24
2.3.2　矩陣的基本數(shù)學(xué)運(yùn)算　27
2.3.3　矩陣的基本函數(shù)運(yùn)算　29
2.3.4　矩陣分解函數(shù)　31
2.3.5　特殊矩陣的生成　33
2.3.6　矩陣的一些特殊操作　34
2.4　數(shù)組及其運(yùn)算　37
2.4.1　基本數(shù)組運(yùn)算　37
2.4.2　數(shù)組函數(shù)運(yùn)算　38
2.4.3　數(shù)組邏輯運(yùn)算　38
2.5　多項(xiàng)式及其運(yùn)算　39
2.5.1　多項(xiàng)式的表示方法　39
2.5.2　多項(xiàng)式的運(yùn)算方法　40
第3章　MATLAB編程基礎(chǔ)　42
3.1　編程概述　42
3.2　流程控制　44
3.2.1　選擇結(jié)構(gòu)　45
3.2.2　循環(huán)結(jié)構(gòu)　47
3.2.3　其他流程控制語(yǔ)句　48
3.3　腳本文件　49
3.4　函數(shù)文件　51
3.4.1　基本結(jié)構(gòu)　51
3.4.2　輸入輸出參數(shù)　52
3.4.3　子函數(shù)和私有函數(shù)　52
3.4.4　局部變量和全局變量　53
3.4.5　函數(shù)執(zhí)行規(guī)則　54
3.5　M文件調(diào)試　54
3.5.1　M文件出錯(cuò)信息　54
3.5.2　M文件調(diào)試命令　55
3.6　M文件性能分析　57
第4章　MATLAB圖形用戶界面與繪圖　59
4.1　二維圖形　59
4.1.1　基本繪圖命令　59
4.1.2　特殊的二維函數(shù)命令　64
4.2　三維圖形　66
4.2.1　基本的三維繪圖命令　66
4.2.2　特殊的三維繪圖命令　69
4.3　圖形處理的基本技術(shù)　71
4.3.1　坐標(biāo)軸的調(diào)整　72
4.3.2　文字標(biāo)示　73
4.3.3　圖例注解　74
4.3.4　圖形的保持　75
4.3.5　網(wǎng)格控制　76
4.3.6　圖形窗口的分割　76
4.4　圖形窗口　77
4.4.1　圖形窗口的創(chuàng)建與控制　77
4.4.2　圖形窗口的菜單操作　77
4.5　圖形用戶界面(GUI)操作　82
4.5.1　GUI設(shè)計(jì)原則和一般步驟　82
4.5.2　GUI設(shè)計(jì)向?qū)А?3
第5章　MATLAB與其他語(yǔ)言的接口設(shè)計(jì)　89
5.1　MATLAB與C語(yǔ)言的程序接口　89
5.1.1　MATLAB中調(diào)用C程序　90
5.1.2　C中調(diào)用MATLAB程序　93
5.2　MATLAB與VB語(yǔ)言的程序接口　95
5.3　MATLAB混合編程　96
第6章　Simulink仿真與電路分析應(yīng)用　99
6.1　Simulink簡(jiǎn)介　99
6.1.1　概述　99
6.1.2　環(huán)節(jié)庫(kù)及框圖的建立　99
6.1.3　仿真方法和參數(shù)的設(shè)定　102
6.1.4　仿真的運(yùn)行　105
6.2　電路仿真概要　106
6.2.1　MATLAB及Simulink分別進(jìn)行電路仿真　106
6.2.2　Power System Blocksets模塊集及Powerlib窗口　108
6.3　一般電路仿真　110
6.3.1　動(dòng)態(tài)電路仿真　110
6.3.2　正弦穩(wěn)態(tài)電路仿真　115
6.3.3　Powergui模塊在電路仿真中的應(yīng)用　117
第7章　MATLAB在信號(hào)與系統(tǒng)中的應(yīng)用　119
7.1　連續(xù)信號(hào)和系統(tǒng)　119
7.1.1　連續(xù)信號(hào)的表示和運(yùn)算　119
7.1.2　連續(xù)系統(tǒng)的沖激響應(yīng)、階躍響應(yīng)及MATLAB實(shí)現(xiàn)　123
7.2　傅里葉分析　125
7.2.1　傅里葉變換及MATLAB實(shí)現(xiàn)　125
7.2.2　傅里葉變換的性質(zhì)及MATLAB實(shí)現(xiàn)　128
7.3　離散信號(hào)和系統(tǒng)　134
7.3.1　離散時(shí)間信號(hào)　134
7.3.2　離散信號(hào)的運(yùn)算　136
7.3.3　離散系統(tǒng)的單位響應(yīng)　136
7.4　利用MATLAB求LTI系統(tǒng)的響應(yīng)　137
7.4.1　利用MATLAB求LTI連續(xù)系統(tǒng)的響應(yīng)　137
7.4.2　利用MATLAB求LTI離散系統(tǒng)的響應(yīng)　138
7.5　用MATLAB實(shí)現(xiàn)拉普拉斯逆變換和逆Z變換　140
7.5.1　拉普拉斯逆變換　140
7.5.2　逆Z變換　142
第8章　MATLAB在控制系統(tǒng)中的應(yīng)用　144
8.1　控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)模型　144
8.1.1　傳遞函數(shù)的定義與表示　144
8.1.2　用tf()函數(shù)建立系統(tǒng)傳遞函數(shù)模型　144
8.1.3　用zpk()函數(shù)建立系統(tǒng)的傳遞函數(shù)模型　147
8.2　控制系統(tǒng)的狀態(tài)空間模型　148
8.2.1　狀態(tài)空間與狀態(tài)方程的基本概念　148
8.2.2　用ss()函數(shù)建立系統(tǒng)的狀態(tài)空間模型　149
8.2.3　LTI對(duì)象的屬性操作與模型轉(zhuǎn)換　150
8.3　傳遞函數(shù)的串聯(lián)、并聯(lián)和反饋連接　154
8.3.1　傳遞函數(shù)的串聯(lián)　154
8.3.2　傳遞函數(shù)的并聯(lián)　154
8.3.3　傳遞函數(shù)的反饋　155
8.4　自動(dòng)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析　157
8.4.1　控制系統(tǒng)穩(wěn)定性的基本概念　157
8.4.2　系統(tǒng)穩(wěn)定性代數(shù)判據(jù)的MATLAB實(shí)現(xiàn)　157
8.5　控制系統(tǒng)根軌跡圖的繪制　162
8.5.1　根軌跡的基本概念　162
8.5.2　根軌跡圖的MATLAB繪制方法　162
8.5.3　rltool工具的使用　163
8.6　控制系統(tǒng)的頻率特性分析　166
8.6.1　波特(Bode)圖的繪制　166
8.6.2　奈奎斯特(Nyquist)圖的繪制　168
8.6.3　尼柯爾斯(Nichols)圖的繪制　170
8.7　控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)仿真　171
8.7.1　動(dòng)態(tài)響應(yīng)的基本概念　171
8.7.2　用MATLAB實(shí)現(xiàn)基本的時(shí)域分析　172
8.8　可控性與可觀測(cè)性　177
8.8.1　連續(xù)系統(tǒng)的可控性和可觀測(cè)性判別　177
8.8.2　離散系統(tǒng)的可控性和可觀測(cè)性判別　180
8.8.3　連續(xù)系統(tǒng)的輸出可控性　182
8.9　狀態(tài)反饋及極點(diǎn)配置　183
8.9.1　狀態(tài)反饋基本概念　183
8.9.2　連續(xù)系統(tǒng)極點(diǎn)配置　183
第9章　MATLAB在人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用　186
9.1　神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)概述　186
9.1.1　神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論基礎(chǔ)　186
9.1.2　神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制　190
9.2　MATLAB神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)工具箱　192
9.3　神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) NARMA-L2(反饋線性化)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真　203
9.3.1　NARMA-L2模型結(jié)構(gòu)　203
9.3.2　NARMA-L2控制器　204
9.3.3　實(shí)際問(wèn)題的描述　205
9.3.4　建立控制模型　206
9.3.5　系統(tǒng)辨識(shí)　207
9.3.6　系統(tǒng)仿真　209
9.4　神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型參考控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真　210
9.4.1　模型參考控制器結(jié)構(gòu)　210
9.4.2　模型參考控制實(shí)際問(wèn)題描述　211
9.4.3　模型建立　211
9.4.4　系統(tǒng)辨識(shí)　212
9.4.5　系統(tǒng)仿真　214
第10章　模糊邏輯工具箱的使用　215
10.1　模糊集合的基本原理　215
10.1.1　模糊集合的概念及運(yùn)算　215
10.1.2　模糊關(guān)系　217
10.2　模糊邏輯和模糊推理系統(tǒng)的建立　219
10.2.1　模糊邏輯的相關(guān)概念　219
10.2.2　模糊推理系統(tǒng)的建立　220
10.3　MATLAB模糊工具箱　222
10.3.1　MATLAB模糊邏輯工具箱的圖形用戶界面　222
10.3.2　MATLAB模糊邏輯工具箱的命令行工作方式　229
10.4　MATLAB模糊工具箱應(yīng)用實(shí)例　240
第11章　線性矩陣不等式工具箱　252
11.1　LMI基礎(chǔ)知識(shí)　252
11.1.1　線性矩陣不等式的一般表示　252
11.1.2　描述LMI的相關(guān)術(shù)語(yǔ)　253
11.1.3　3類標(biāo)準(zhǔn)的LMI控制問(wèn)題　254
11.2　LMI工具箱　254
11.2.1　概述　254
11.2.2　LMI系統(tǒng)的確定　255
11.2.3　LMI基本命令的功能和用法　257
第12章　MATLAB數(shù)字圖像處理　281
12.1　圖像處理基礎(chǔ)知識(shí)與基本操作　281
12.1.1　圖像處理相關(guān)概念　281
12.1.2　MATLAB圖像處理讀寫操作　282
12.1.3　圖像類型轉(zhuǎn)換及顯示　284
12.2　圖像的代數(shù)運(yùn)算與幾何運(yùn)算　287
12.2.1　圖像的代數(shù)運(yùn)算　287
12.2.2　圖像的幾何運(yùn)算　291
12.3　濾波技術(shù)及區(qū)域處理　293
12.3.1　線性濾波　293
12.3.2　區(qū)域?yàn)V波　296
12.3.3　基于區(qū)域的其他操作　298
12.3.4　噪聲的添加　299
12.3.5　中值濾波與自適應(yīng)濾波　300
12.4　變換處理　302
12.4.1　傅里葉變換(FT)　302
12.4.2　離散余弦變換(DCT)　305
12.4.3　Radon變換　308
12.5　二值圖像處理　310
第13章　MATLAB綜合實(shí)例　317
13.1　直流電機(jī)模糊控制系統(tǒng)的MATLAB仿真　317
13.2　PC與單片機(jī)串行通信的MATLAB實(shí)現(xiàn)　322
13.3　基于MATLAB的移動(dòng)機(jī)器人路徑規(guī)劃問(wèn)題　326
參考文獻(xiàn)　337