MATLAB語言實用教程

前言

MATLAB是當今最優(yōu)秀的科技應用軟件之一，它具有強大的科學計算與可視化功能，簡單易用，擁有開放式可擴展環(huán)境，特別是其附帶的多種面向不同領域的工具箱支持，使得它在許多科學領域中成為計算機輔助設計和分析、算法研究和應用開發(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，如編寫簡單、編程效率高、易學易懂，因此MATLAB語言被通俗地稱為演算紙的科學算法語言。在控制、通信、信號處理及科學計算等領域中，MATLAB都被廣泛地應用，它已經(jīng)被認可為能夠有效提高工作效率、改善設計手段的工具軟件，掌握了MATLAB就好比掌握了開啟這些專業(yè)領域大門的鑰匙。本書從MATLAB的基礎知識入手，內(nèi)容涵蓋范圍較為廣泛。在書中應用了大量的示例，讓讀者既可以有一個直觀的認識，也可以按照示例動手演練。實踐證明，用戶可以在幾十分鐘的時間內(nèi)通過本書學習并掌握MATLAB的基礎知識，經(jīng)過幾個小時的使用就能初步掌握軟件的使用方法，從而能夠進行高效率、富有創(chuàng)造性的計算。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，同時還包含81個其他產(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)，從而被廣泛地應用于科學計算、控制系統(tǒng)、信息處理等領域的分析、仿真和設計工作，而且利用MATLAB產(chǎn)品的開放式結構，可以非常容易地對MATLAB的功能進行擴充，從而在不斷深化對問題認識的同時，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，分布在科學計算、機械動力、化工、計算機通信、汽車、金融等領域，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。本書詳細介紹了MATLAB的編程基礎及其擴展，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的圖形繪制等基礎內(nèi)容。第6章到第8章介紹了MATLAB的強大計算功能，包括MATLAB的科學計算、符號計算、MATLAB在工程數(shù)學中的應用等內(nèi)容。第9章和第10章介紹了MATLAB兩個擴展強大的工具箱，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用。本書結構清晰，內(nèi)容豐富，論述詳細得當，適合剛入門的讀者，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，詳細介紹了MATLAB的編程基礎及其擴展，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的科學計算、符號計算、MATLAB在工程數(shù)學中的應用、創(chuàng)建用戶圖形界面、Simulink建模與仿真和MATLAB的應用等內(nèi)容。    本書結構清晰、內(nèi)容豐富、論述詳細得當，既適合剛入門的讀者也適合有一定實踐經(jīng)驗的中高級讀者，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的運行環(huán)境	  1.4  MATLAB的在線幫助	  1.5  MATLAB與其他數(shù)學軟件的關系	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  關鍵字	  2.3  運算符	  2.4  數(shù)字型	  2.5  字符與字串	  2.6  邏輯型	  2.7  日期和時間型	  2.8  元胞數(shù)組	  2.9  結構數(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  矩陣運算	  3.4  多維數(shù)組	  3.5  矩陣的求值運算	  3.6  矩陣的特征參數(shù)運算	  3.7  稀疏矩陣及應用	  3.8  矩陣的分解	第4章  MATLAB的程序	  4.1  程序控制結構	  4.2  程序的流程控制	  4.3  M文件	  4.4  函數(shù)文件	  4.5  錯誤和異常處理	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  照相機調(diào)整	第6章  MATLAB的科學計算  6.1  多項式運算	  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  符號計算	  7.1  符號計算基礎	  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)計算器與泰勒計算器的使用	  7.8  maple函數(shù)	第8章  MATLAB在工程數(shù)學中的應用	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的應用參考文獻

章節(jié)摘錄

插圖：Simulink是基于MATLAB的框圖設計環(huán)境，可以用來對各種動態(tài)系統(tǒng)進行建模、分析和仿真，它的建模范圍廣泛，可以針對任何能夠用數(shù)學來描述的系統(tǒng)進行建模，例如航空航天動力學系統(tǒng)、衛(wèi)星控制制導系統(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動態(tài)系統(tǒng)的建模工作。Stateflow是一個交互式的設計工具，它基于有限狀態(tài)機的理論，可以用來對復雜的事件驅(qū)動系統(tǒng)進行建模和仿真。St~eflow與Simulink和MATL,AB緊密集成，可以將Stateflow創(chuàng)建的復雜控制邏輯有效地結合到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支持生成標準的c語言代碼，并且具備了生成其他語言代碼的能力。整個代碼的生成、編譯以及相應的目標下載過程都是自動完成的，用戶需要做的是使用鼠標單擊幾個按鈕即可。MathWorks公司針對不同的實時或非實時操作系統(tǒng)平臺，開發(fā)了相應的目標選項，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)、硬件在回路的實時仿真（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)，從而被廣泛地應用于科學計算、控制系統(tǒng)、信息處理等領域的分析、仿真和設計工作，而且利用MATLAB產(chǎn)品的開放式結構，可以非常容易地對MATLAB的功能進行擴充，從而在不斷深化對問題的認識的同時，不斷完善MATLAB產(chǎn)品，以提高產(chǎn)品自身的競爭能力。另外，MATLAB開放性的可擴充體系允許用戶開發(fā)自定義的系統(tǒng)目標，利用Real-Time Workshop Embedded Coder能夠直接將Simulink的模型轉變成效率優(yōu)化的產(chǎn)品級代碼。代碼不僅可以是浮點的，還可以是定點的。MATI.AB開放的產(chǎn)品體系使MATLAB成為了諸多領域的開發(fā)首選軟件，并且，它還有500余家第三方合作伙伴，分布在科學計算、機械動力、化工、計算機通信、汽車、金融等領域。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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