MATLAB語言實(shí)用教程

前言

MATLAB是當(dāng)今最優(yōu)秀的科技應(yīng)用軟件之一，它具有強(qiáng)大的科學(xué)計(jì)算與可視化功能，簡單易用，擁有開放式可擴(kuò)展環(huán)境，特別是其附帶的多種面向不同領(lǐng)域的工具箱支持，使得它在許多科學(xué)領(lǐng)域中成為計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和分析、算法研究和應(yīng)用開發(fā)的基本工具和首選平臺。MATLAB具有其他高級語言難以比擬的一些優(yōu)點(diǎn)，如編寫簡單、編程效率高、易學(xué)易懂，因此MATLAB語言被通俗地稱為演算紙的科學(xué)算法語言。在控制、通信、信號處理及科學(xué)計(jì)算等領(lǐng)域中，MATLAB都被廣泛地應(yīng)用，它已經(jīng)被認(rèn)可為能夠有效提高工作效率、改善設(shè)計(jì)手段的工具軟件，掌握了MATLAB就好比掌握了開啟這些專業(yè)領(lǐng)域大門的鑰匙。本書從MATLAB的基礎(chǔ)知識入手，內(nèi)容涵蓋范圍較為廣泛。在書中應(yīng)用了大量的示例，讓讀者既可以有一個(gè)直觀的認(rèn)識，也可以按照示例動手演練。實(shí)踐證明，用戶可以在幾十分鐘的時(shí)間內(nèi)通過本書學(xué)習(xí)并掌握MATLAB的基礎(chǔ)知識，經(jīng)過幾個(gè)小時(shí)的使用就能初步掌握軟件的使用方法，從而能夠進(jìn)行高效率、富有創(chuàng)造性的計(jì)算。本書采用MATLAB R2009a版本編寫，MATLAB R2009a是Mathworks公司于2008年11月7日發(fā)布的。相比以前版本而言，MATLAB R2009a不僅包括MATLAB和Simulink的新特性，同時(shí)還包含81個(gè)其他產(chǎn)品模塊的升級和bug修正。從MATLAB R2009a開始，MATLAB和Simulink產(chǎn)品家族軟件在安裝后需要激活才能使用。MATLAB R2009a將引入License Center——在線License管理工具。MATLAB R2009a新版本中，產(chǎn)品模塊進(jìn)行了一些調(diào)整，MATLAB Builder for COM的功能集成在MATLAB Builder for .NET中，F(xiàn)inacial Time Series Toolbox的功能集成在Financial Toolbox中。MATLAB將高性能的數(shù)值計(jì)算和可視化集成在一起，并提供了大量的內(nèi)置函數(shù)，從而被廣泛地應(yīng)用于科學(xué)計(jì)算、控制系統(tǒng)、信息處理等領(lǐng)域的分析、仿真和設(shè)計(jì)工作，而且利用MATLAB產(chǎn)品的開放式結(jié)構(gòu)，可以非常容易地對MATLAB的功能進(jìn)行擴(kuò)充，從而在不斷深化對問題認(rèn)識的同時(shí)，不斷完善MATLAB產(chǎn)品以提高產(chǎn)品自身的競爭能力。 MATLAB 開放的產(chǎn)品體系使MATLAB成為了諸多領(lǐng)域的開發(fā)首選軟件，并且，它還有500余家第三方合作伙伴，分布在科學(xué)計(jì)算、機(jī)械動力、化工、計(jì)算機(jī)通信、汽車、金融等領(lǐng)域，其接口方式包括聯(lián)合建模、數(shù)據(jù)共享、開發(fā)流程銜接等。本書詳細(xì)介紹了MATLAB的編程基礎(chǔ)及其擴(kuò)展，使讀者能夠快速掌握MATLAB基本編程的方法和不同工具箱的使用方法。本書共分11章，第1章到第5章介紹了MATLAB的入門基本知識，包括MATLAB入門、MATLAB的基本元素與數(shù)據(jù)類型、數(shù)組與矩陣、MATLAB的程序和MATLAB的圖形繪制等基礎(chǔ)內(nèi)容。第6章到第8章介紹了MATLAB的強(qiáng)大計(jì)算功能，包括MATLAB的科學(xué)計(jì)算、符號計(jì)算、MATLAB在工程數(shù)學(xué)中的應(yīng)用等內(nèi)容。第9章和第10章介紹了MATLAB兩個(gè)擴(kuò)展強(qiáng)大的工具箱，包括創(chuàng)建用戶圖形界面、Simulink建模與仿真等內(nèi)容。第11章介紹了MATLAB在其他不同工具箱的應(yīng)用。本書結(jié)構(gòu)清晰，內(nèi)容豐富，論述詳細(xì)得當(dāng)，適合剛?cè)腴T的讀者，也可作為廣大科研工作人員的參考書。

內(nèi)容概要

本書采用最新版MATLAB R2009a，詳細(xì)介紹了MATLAB的編程基礎(chǔ)及其擴(kuò)展，使讀者能夠快速掌握MATLAB基本編程的方法和不同工具箱的使用方法。    本書共分11章，包括MATLAB入門、MATLAB的基本元素與數(shù)據(jù)類型、數(shù)組與矩陣、MATLAB的程序、MATLAB的圖形繪制、MATLAB的科學(xué)計(jì)算、符號計(jì)算、MATLAB在工程數(shù)學(xué)中的應(yīng)用、創(chuàng)建用戶圖形界面、Simulink建模與仿真和MATLAB的應(yīng)用等內(nèi)容。    本書結(jié)構(gòu)清晰、內(nèi)容豐富、論述詳細(xì)得當(dāng)，既適合剛?cè)腴T的讀者也適合有一定實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的中高級讀者，亦可作為廣大科研工作人員的參考書。

書籍目錄

第1章  MATLAB入門	  1.1  MATLAB的歷史背景	  1.2  MATLAB的安裝和激活	  1.3  MATLAB的運(yùn)行環(huán)境	  1.4  MATLAB的在線幫助	  1.5  MATLAB與其他數(shù)學(xué)軟件的關(guān)系	第2章  MATLAB的基本元素與數(shù)據(jù)類型	  2.1  常量與變量	  2.2  關(guān)鍵字	  2.3  運(yùn)算符	  2.4  數(shù)字型	  2.5  字符與字串	  2.6  邏輯型	  2.7  日期和時(shí)間型	  2.8  元胞數(shù)組	  2.9  結(jié)構(gòu)數(shù)組	第3章  數(shù)組與矩陣	  3.1  矩陣的表示	  3.2  特殊矩陣	  3.3  矩陣運(yùn)算	  3.4  多維數(shù)組	  3.5  矩陣的求值運(yùn)算	  3.6  矩陣的特征參數(shù)運(yùn)算	  3.7  稀疏矩陣及應(yīng)用	  3.8  矩陣的分解	第4章  MATLAB的程序	  4.1  程序控制結(jié)構(gòu)	  4.2  程序的流程控制	  4.3  M文件	  4.4  函數(shù)文件	  4.5  錯(cuò)誤和異常處理	第5章  MATLAB的圖形繪制	  5.1  圖形制作概述	  5.2  二維基本作圖命令	  5.3  圖形格式的設(shè)定	  5.4  三維圖形的繪制	  5.5  特殊二維圖形的繪制	  5.6  符號函數(shù)的圖形命令	  5.7  交互式圖形的繪制	  5.8  動畫的繪制	  5.9  照相機(jī)調(diào)整	第6章  MATLAB的科學(xué)計(jì)算  6.1  多項(xiàng)式運(yùn)算	  6.2  數(shù)據(jù)插值與數(shù)據(jù)擬合	  6.3  數(shù)值積分	  6.4  數(shù)值微分	  6.5  方程的解與最優(yōu)化問題	第7章  符號計(jì)算	  7.1  符號計(jì)算基礎(chǔ)	  7.2  符號的精確控制	  7.3  符號矩陣	  7.4  符號對象的操作和轉(zhuǎn)換	  7.5  符號函數(shù)的可視化	  7.6  符號求解方程	  7.7  函數(shù)計(jì)算器與泰勒計(jì)算器的使用	  7.8  maple函數(shù)	第8章  MATLAB在工程數(shù)學(xué)中的應(yīng)用	第9章  創(chuàng)建用戶圖形界面	第10章  Simulink建模與仿真	第11章  MATLAB的應(yīng)用參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：Simulink是基于MATLAB的框圖設(shè)計(jì)環(huán)境，可以用來對各種動態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行建模、分析和仿真，它的建模范圍廣泛，可以針對任何能夠用數(shù)學(xué)來描述的系統(tǒng)進(jìn)行建模，例如航空航天動力學(xué)系統(tǒng)、衛(wèi)星控制制導(dǎo)系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、船舶及汽車等，其中了包括連續(xù)、離散，條件執(zhí)行，事件驅(qū)動，單速率、多速率和混雜系統(tǒng)等。Simulink提供了利用鼠標(biāo)拖放的方法建立系統(tǒng)框圖模型的圖形界面，而且Simulink還提供了豐富的功能塊以及不同的專業(yè)模塊集合，利用Simulink幾乎可以做到不書寫一行代碼即可完成整個(gè)動態(tài)系統(tǒng)的建模工作。Stateflow是一個(gè)交互式的設(shè)計(jì)工具，它基于有限狀態(tài)機(jī)的理論，可以用來對復(fù)雜的事件驅(qū)動系統(tǒng)進(jìn)行建模和仿真。St~eflow與Simulink和MATL,AB緊密集成，可以將Stateflow創(chuàng)建的復(fù)雜控制邏輯有效地結(jié)合到Simulink的模型中。在MATLAB產(chǎn)品族中，自動化的代碼生成工具主要有Real-Time Workshop（RTW）和Stateflow Coder，這兩種代碼生成工具可以直接將Simulink的模型框圖和Stateflow的狀態(tài)圖轉(zhuǎn)換成高效優(yōu)化的程序代碼。利用RTW生成的代碼簡潔、可靠、易讀。目前RTW支持生成標(biāo)準(zhǔn)的c語言代碼，并且具備了生成其他語言代碼的能力。整個(gè)代碼的生成、編譯以及相應(yīng)的目標(biāo)下載過程都是自動完成的，用戶需要做的是使用鼠標(biāo)單擊幾個(gè)按鈕即可。MathWorks公司針對不同的實(shí)時(shí)或非實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)平臺，開發(fā)了相應(yīng)的目標(biāo)選項(xiàng)，配合不同的軟硬件系統(tǒng)，可以完成快速控制原型（Rapid Control Prototype）開發(fā)、硬件在回路的實(shí)時(shí)仿真（Hardware-in-Loop）、產(chǎn)品代碼生成等工作。在MATLAB R2009a新版本中，對產(chǎn)品模塊進(jìn)行了一些調(diào)整，將MATLAB Builder for COM的功能集成在：MATLAB Builder for.net中，F(xiàn)inacial Time Series Toolbox的功能集成在Financial Toolbox中。MATLAB將高性能的數(shù)值計(jì)算和可視化集成在一起，并提供了大量的內(nèi)置函數(shù)，從而被廣泛地應(yīng)用于科學(xué)計(jì)算、控制系統(tǒng)、信息處理等領(lǐng)域的分析、仿真和設(shè)計(jì)工作，而且利用MATLAB產(chǎn)品的開放式結(jié)構(gòu)，可以非常容易地對MATLAB的功能進(jìn)行擴(kuò)充，從而在不斷深化對問題的認(rèn)識的同時(shí)，不斷完善MATLAB產(chǎn)品，以提高產(chǎn)品自身的競爭能力。另外，MATLAB開放性的可擴(kuò)充體系允許用戶開發(fā)自定義的系統(tǒng)目標(biāo)，利用Real-Time Workshop Embedded Coder能夠直接將Simulink的模型轉(zhuǎn)變成效率優(yōu)化的產(chǎn)品級代碼。代碼不僅可以是浮點(diǎn)的，還可以是定點(diǎn)的。MATI.AB開放的產(chǎn)品體系使MATLAB成為了諸多領(lǐng)域的開發(fā)首選軟件，并且，它還有500余家第三方合作伙伴，分布在科學(xué)計(jì)算、機(jī)械動力、化工、計(jì)算機(jī)通信、汽車、金融等領(lǐng)域。接口方式包括了聯(lián)合建模、數(shù)據(jù)共享、開發(fā)流程銜接等。

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