目 录

第 1章　MATLAB语言的基础知识及入门　1
1.1　MATLAB的发展历程和影响　1
1.2　MATLAB系统的构成　2
1.3　MATLAB的工作环境　3
1.3.1　Linux下安装MATLAB　3
1.3.2　Windows下安装MATLAB　4
1.3.3　启动和退出MATLAB　5
1.3.4　命令窗口(Command Window)　7
1.3.5　历史窗口(Command History)　9
1.3.6　M文件窗口(Editor)　9
1.4　MATLAB帮助系统　9
1.4.1　纯文本帮助　10
1.4.2　演示(Demo)帮助　10
1.4.3　Contents帮助文件目录窗　11
1.4.4　Index帮助文件索引窗　11
1.4.5　Search帮助文件搜索窗　11
1.5　MATLAB的保存和装载　12
1.6　MATLAB7.5语言的特点　13
1.7　SIMULINK简介　14
1.8　MATLAB 7.5的工具箱　16
1.9　MATLAB、Mathematica、Maple、MathCAD的比较　20
1.10　小结　21
1.11　习题　22

第 2章　数组、矩阵及其运算　23
2.1　数组的创建　23
2.1.1　一维数组的创建　23
2.1.2　一维数组的子数组寻访和赋值　24
2.1.3　二维数组(矩阵)的创建　25
2.1.4　矩阵元素的标识　25
2.1.5　矩阵的寻访和赋值　26
2.2　矩阵的代数运算　27
2.2.1　pow2函数　27
2.2.2　加、减运算　27
2.2.3　乘法　27
2.2.4　集合运算　30
2.2.5　除法运算　32
2.2.6　矩阵乘方　32
2.3　矩阵的关系运算　33
2.3.1　矩阵的比较关系运算　33
2.3.2　矩阵的逻辑关系运算　34
2.4　矩阵运算　36
2.4.1　矩阵函数　36
2.4.2　矩阵转置　37
2.4.3　方阵的行列式　38
2.4.4　逆与伪逆　38
2.4.5　矩阵的迹　39
2.4.6　矩阵和向量的范数　39
2.4.7　条件数　40
2.4.8　矩阵的秩　40
2.4.9　向量组的线性相关性　40
2.4.10　行阶梯矩阵及向量组的基　40
2.4.11　特殊运算　41
2.5　符号矩阵运算　46
2.6　高维数组　48
2.6.1　高维数组的创建　48
2.6.2　高维数组的标识　49
2.6.3　高维数组的操作　50
2.7　非数和空数组　52
2.7.1　非数NaN　52
2.7.2　空数组　54
2.8　矩阵分解　55
2.8.1　Cholesky分解　55
2.8.2　LU分解　56
2.8.3　QR分解　56
2.8.4　Schur分解　58
2.8.5　实Schur分解转化成复Schur分解　58
2.8.6　特征值分解　58
2.8.7　奇异值分解　59
2.8.8　广义奇异值分解　59
2.8.9　特征值问题的QZ分解　60
2.8.10　海森伯格形式的分解　60
2.9　特征值与特征向量　61
2.9.1　特征值与特征向量的求法　61
2.9.2　提高特征值的计算精度　62
2.9.3　复对角矩阵转化为实对角矩阵　62
2.9.4　正交基　63
2.10　小结　63
2.11　习题　63

第3章　MATLAB程序设计基础　65
3.1　For循环　65
3.2　While循环　67
3.3　If-else-End结构　67
3.4　switch分支结构　68
3.5　try-catch结构　69
3.6　input命令　70
3.7　continue命令　71
3.8　break命令　71
3.9　函数的基本结构　71
3.10　综合实例　73
3.10.1　随机序列产生程序　73
3.10.2　倒立摆系统的模型建立　74
3.11　小结　74
3.12　习题　75

第4章　MATLAB求解数学问题　77
4.1　符号表达式的生成　77
4.2　符号方程的求解　78
4.3　极限　79
4.3.1　单变量函数的极限　79
4.3.2　多变量函数的极限　80
4.4　导数和微分　80
4.4.1　导数和高阶导数　80
4.4.2　高阶混合偏导数　81
4.4.3　复合函数求导　81
4.4.4　隐函数求偏导　81
4.4.5　参数方程求导　82
4.4.6　导数的应用　82
4.4.7　梯度计算和方向导数　83
4.5　积分　84
4.5.1　不定积分　84
4.5.2　定积分与无穷积分　84
4.5.3　重积分　85
4.5.4　数值积分　85
4.6　曲线积分的MATLAB运算　86
4.6.1　第 一类曲线积分　86
4.6.2　第 二类曲线积分　86
4.7　曲面积分的MATLAB运算　86
4.7.1　第 一类曲面积分　87
4.7.2　第 二类曲面积分　87
4.8　函数的零点　88
4.8.1　一元函数的零点　88
4.8.2　多元函数的零点　88
4.9　一元函数极值　89
4.10　级数　90
4.10.1　级数的求和与审敛　91
4.10.2　泰勒展开　91
4.11　微分方程问题的计算机求解　92
4.12　概率统计　93
4.12.1　随机变量及其分布　93
4.12.2　随机变量函数的分布　97
4.12.3　随机变量的数字特征　97
4.12.4　参数估计　99
4.12.5　假设检验　100
4.12.6　方差分析　102
4.13　插值　105
4.13.1　一维数据的插值问题　105
4.13.2　二维网格数据的插值问题　105
4.13.3　二维一般分布数据的插值问题　108
4.14　曲线拟合　108
4.14.1　多项式拟合　109
4.14.2　函数线性组合的曲线拟合方法　110
4.14.3　**小二乘曲线拟合　110
4.14.4　曲线拟合图形界面　111
4.15　小结　112
4.16　习题　113

第5章　MATLAB的图视化功能　115
5.1　MATLAB的图视化概论　115
5.2　二维图形　115
5.2.1　plot函数　115
5.2.2　坐标系定制　116
5.2.3　极坐标图　118
5.2.4　对数坐标图形　118
5.2.5　二维曲线的图视效果强化　118
5.2.6　特殊二维图形　120
5.2.7　隐函数绘图　127
5.3　三维图形　128
5.3.1　plot3(三维直线函数)　128
5.3.2　三维曲面　129
5.3.3　其他三维图形　131
5.3.4　三维图形辅助图视效果　132
5.4　超维图形表达　136
5.4.1　slice命令　136
5.4.2　切面等位线图　137
5.5　图的结构　138
5.6　图形句柄的操作　139
5.6.1　创建图形对象　139
5.6.2　访问和使用图形对象的句柄　141
5.6.3　图形对象的操作　142
5.7　应用实例　143
5.7.1　分岔现象实例　143
5.7.2　BP算法训练神经网络　144
5.7.3　改进的BP神经网络算法　145
5.7.4　用MATLAB模拟防汛检测系统　149
5.7.5　用MATLAB模拟地下抽水机　149
5.7.6　用MATLAB模拟台球比赛　150
5.8　小结　152
5.9　习题　152

第6章　图形用户界面(GUI)　153
6.1　GUI对象层次结构　153
6.2　使用M文件创建GUI对象　155
6.3　使用GUIDE创建GUI对象　157
6.4　使用GUIDE创建自定义菜单　163
6.5　小结　164
6.6　习题　165

第7章　SIMULINK仿真操作　166
7.1　SIMULINK简介　166
7.1.1　SIMULINK的窗体介绍　166
7.1.2　一个MATLAB/SIMULINK库自带的演示实例　167
7.1.3　创建一个MATLAB实例　168
7.2　SIMULINK的基本操作　169
7.3　SIMULINK的基本模块简介　171
7.4　连续系统建模　181
7.4.1　线性系统　181
7.4.2　非线性系统　184
7.5　子系统的创建及封装技术　188
7.5.1　使用Subsystems模块创建子系统　188
7.5.2　通过压缩已有的模块创建子系统　188
7.5.3　使用if子系统模块创建系统　188
7.5.4　使用while子系统模块创建系统　190
7.5.5　条件执行子系统　190
7.5.6　模块封装技术　193
7.6　离散时间系统和混合系统　194
7.6.1　逻辑模块Logical Operator　194
7.6.2　初值设计模块IC　195
7.6.3　单位延时模块Unit Delay和零阶保持器Zero-Order Hold　195
7.7　SIMULINK的分析工具　196
7.7.1　Sim, Simset命令及示例　196
7.7.2　模型线性化　198
7.7.3　系统平衡点分析　200
7.8　SIMULINK综合实例　201
7.8.1　SIMULINK模型和MATLAB指令配合使用　201
7.8.2　仿真模型和优化指令的协调　204
7.8.3　不同解算器处理Stiff系统时表现　205
7.8.4　代数环的形成　206
7.8.5　代数环的处理　207
7.9　S函数的设计及应用　208
7.9.1　S函数模板说明　208
7.9.2　S函数示例　211
7.10　SimPowerSystems电力系统专业模块简介　215
7.11　小结　217
7.12　习题　217

第8章　MATLAB应用程序　219
8.1　悬吊式起重机动力学仿真　219
8.1.1　悬吊式起重机动力学方程　219
8.1.2　悬吊式起重机动力学SIMULINK建模　219
8.1.3　建立子系统　220
8.1.4　悬吊式起重机动力学SIMULINK仿真　221
8.2　模糊控制程序　222
8.3　使用MATLAB统计数据　224
8.4　基于MATLAB的图像平滑　226
8.4.1　邻域平均法　226
8.4.2　中值滤波法　227
8.4.3　空间低通　228
8.4.4　频域低通　228
8.4.5　程序清单　231
8.5　一种基于肤色分割和匹配的人脸识别　235
8.5.1　将RGB空间转换为YcbCr空间　235
8.5.2　将彩色图像转换为灰度图像　235
8.5.3　消除噪声　236
8.5.4　对图像做填孔处理　236
8.5.5　图像重构　236
8.5.6　再处理　236
8.5.7　进一步确定人脸区域　237
8.5.8　边缘检测　237
8.6　非线性二联机系统的跟踪控制　239
8.7　小结　242
8.8　习题　242

第9章　MATLAB实验部分　243
实验一　MATLAB环境熟悉及基本操作　243
实验二　数组(矩阵)及其运算　246
实验三　M文件及MATLAB程序设计　248
实验四　MATLAB的数学问题求解　250
实验五　MATLAB绘图的基本操作　258
实验六　MATLAB及SIMULINK使用练习　261

参考文献　266