MATLAB基础与应用实例集粹

第1章　MATLAB入门　1
1.1　MATLAB的简介及历史　1
1.1.1　MATLAB的简介　1
1.1.2　MATLAB的发展历史　2
1.1.3　MATLAB 7的新功能　3
1.1.4　MATLAB的语言基础　5
1.2　MATLAB的安装和启动　6
1.2.1　MATLAB的安装　7
1.2.2　MATLAB的启动　7
1.2.3　MATLAB开发环境配置　8
1.3　MATLAB操作界面介绍　8
1.3.1　任务栏　9
1.3.2　启动按钮　9
1.3.3　命令窗口　9
1.3.4　命令历史窗口　9
1.3.5　当前目录浏览器　10
1.4　MATLAB数学运算知识　10
1.4.1　MATLAB矩阵　10
1.4.2　MATLAB的数据类型　11
1.4.3　MATLAB矩阵存储方式　13
1.5　MATLAB工具箱简介　14
1.6　MATLAB帮助查询功能　16
1.6.1　MATLAB帮助浏览器　16
1.6.2　help函数和doc函数　17
第2章　MATLAB数值运算　19
2.1　基本算术运算　19
2.1.1　基本算术运算符　19
2.1.2　常用数学函数　20
2.2　向量及其运算　21
2.2.1　向量的生成　21
2.2.2　向量的基本运算　22
2.2.3　点积、叉积及混合积的实现　23
2.3　矩阵及其运算　24
2.3.1　矩阵的生成　24
2.3.2　矩阵的基本数学运算　27
2.3.3　矩阵的基本函数运算　29
2.3.4　矩阵分解函数　31
2.3.5　特殊矩阵的生成　33
2.3.6　矩阵的一些特殊操作　34
2.4　数组及其运算　37
2.4.1　基本数组运算　37
2.4.2　数组函数运算　38
2.4.3　数组逻辑运算　38
2.5　多项式及其运算　39
2.5.1　多项式的表示方法　39
2.5.2　多项式的运算方法　40
第3章　MATLAB编程基础　42
3.1　编程概述　42
3.2　流程控制　44
3.2.1　选择结构　45
3.2.2　循环结构　47
3.2.3　其他流程控制语句　48
3.3　脚本文件　49
3.4　函数文件　51
3.4.1　基本结构　51
3.4.2　输入输出参数　52
3.4.3　子函数和私有函数　52
3.4.4　局部变量和全局变量　53
3.4.5　函数执行规则　54
3.5　M文件调试　54
3.5.1　M文件出错信息　54
3.5.2　M文件调试命令　55
3.6　M文件性能分析　57
第4章　MATLAB图形用户界面与绘图　59
4.1　二维图形　59
4.1.1　基本绘图命令　59
4.1.2　特殊的二维函数命令　64
4.2　三维图形　66
4.2.1　基本的三维绘图命令　66
4.2.2　特殊的三维绘图命令　69
4.3　图形处理的基本技术　71
4.3.1　坐标轴的调整　72
4.3.2　文字标示　73
4.3.3　图例注解　74
4.3.4　图形的保持　75
4.3.5　网格控制　76
4.3.6　图形窗口的分割　76
4.4　图形窗口　77
4.4.1　图形窗口的创建与控制　77
4.4.2　图形窗口的菜单操作　77
4.5　图形用户界面(GUI)操作　82
4.5.1　GUI设计原则和一般步骤　82
4.5.2　GUI设计向导　83
第5章　MATLAB与其他语言的接口设计　89
5.1　MATLAB与C语言的程序接口　89
5.1.1　MATLAB中调用C程序　90
5.1.2　C中调用MATLAB程序　93
5.2　MATLAB与VB语言的程序接口　95
5.3　MATLAB混合编程　96
第6章　Simulink仿真与电路分析应用　99
6.1　Simulink简介　99
6.1.1　概述　99
6.1.2　环节库及框图的建立　99
6.1.3　仿真方法和参数的设定　102
6.1.4　仿真的运行　105
6.2　电路仿真概要　106
6.2.1　MATLAB及Simulink分别进行电路仿真　106
6.2.2　Power System Blocksets模块集及Powerlib窗口　108
6.3　一般电路仿真　110
6.3.1　动态电路仿真　110
6.3.2　正弦稳态电路仿真　115
6.3.3　Powergui模块在电路仿真中的应用　117
第7章　MATLAB在信号与系统中的应用　119
7.1　连续信号和系统　119
7.1.1　连续信号的表示和运算　119
7.1.2　连续系统的冲激响应、阶跃响应及MATLAB实现　123
7.2　傅里叶分析　125
7.2.1　傅里叶变换及MATLAB实现　125
7.2.2　傅里叶变换的性质及MATLAB实现　128
7.3　离散信号和系统　134
7.3.1　离散时间信号　134
7.3.2　离散信号的运算　136
7.3.3　离散系统的单位响应　136
7.4　利用MATLAB求LTI系统的响应　137
7.4.1　利用MATLAB求LTI连续系统的响应　137
7.4.2　利用MATLAB求LTI离散系统的响应　138
7.5　用MATLAB实现拉普拉斯逆变换和逆Z变换　140
7.5.1　拉普拉斯逆变换　140
7.5.2　逆Z变换　142
第8章　MATLAB在控制系统中的应用　144
8.1　控制系统的传递函数模型　144
8.1.1　传递函数的定义与表示　144
8.1.2　用tf()函数建立系统传递函数模型　144
8.1.3　用zpk()函数建立系统的传递函数模型　147
8.2　控制系统的状态空间模型　148
8.2.1　状态空间与状态方程的基本概念　148
8.2.2　用ss()函数建立系统的状态空间模型　149
8.2.3　LTI对象的属性操作与模型转换　150
8.3　传递函数的串联、并联和反馈连接　154
8.3.1　传递函数的串联　154
8.3.2　传递函数的并联　154
8.3.3　传递函数的反馈　155
8.4　自动控制系统的稳定性分析　157
8.4.1　控制系统稳定性的基本概念　157
8.4.2　系统稳定性代数判据的MATLAB实现　157
8.5　控制系统根轨迹图的绘制　162
8.5.1　根轨迹的基本概念　162
8.5.2　根轨迹图的MATLAB绘制方法　162
8.5.3　rltool工具的使用　163
8.6　控制系统的频率特性分析　166
8.6.1　波特(Bode)图的绘制　166
8.6.2　奈奎斯特(Nyquist)图的绘制　168
8.6.3　尼柯尔斯(Nichols)图的绘制　170
8.7　控制系统的动态响应仿真　171
8.7.1　动态响应的基本概念　171
8.7.2　用MATLAB实现基本的时域分析　172
8.8　可控性与可观测性　177
8.8.1　连续系统的可控性和可观测性判别　177
8.8.2　离散系统的可控性和可观测性判别　180
8.8.3　连续系统的输出可控性　182
8.9　状态反馈及极点配置　183
8.9.1　状态反馈基本概念　183
8.9.2　连续系统极点配置　183
第9章　MATLAB在人工神经网络中的应用　186
9.1　神经网络概述　186
9.1.1　神经网络理论基础　186
9.1.2　神经网络控制　190
9.2　MATLAB神经网络工具箱　192
9.3　神经网络 NARMA-L2(反馈线性化)控制系统设计与仿真　203
9.3.1　NARMA-L2模型结构　203
9.3.2　NARMA-L2控制器　204
9.3.3　实际问题的描述　205
9.3.4　建立控制模型　206
9.3.5　系统辨识　207
9.3.6　系统仿真　209
9.4　神经网络模型参考控制系统设计与仿真　210
9.4.1　模型参考控制器结构　210
9.4.2　模型参考控制实际问题描述　211
9.4.3　模型建立　211
9.4.4　系统辨识　212
9.4.5　系统仿真　214
第10章　模糊逻辑工具箱的使用　215
10.1　模糊集合的基本原理　215
10.1.1　模糊集合的概念及运算　215
10.1.2　模糊关系　217
10.2　模糊逻辑和模糊推理系统的建立　219
10.2.1　模糊逻辑的相关概念　219
10.2.2　模糊推理系统的建立　220
10.3　MATLAB模糊工具箱　222
10.3.1　MATLAB模糊逻辑工具箱的图形用户界面　222
10.3.2　MATLAB模糊逻辑工具箱的命令行工作方式　229
10.4　MATLAB模糊工具箱应用实例　240
第11章　线性矩阵不等式工具箱　252
11.1　LMI基础知识　252
11.1.1　线性矩阵不等式的一般表示　252
11.1.2　描述LMI的相关术语　253
11.1.3　3类标准的LMI控制问题　254
11.2　LMI工具箱　254
11.2.1　概述　254
11.2.2　LMI系统的确定　255
11.2.3　LMI基本命令的功能和用法　257
第12章　MATLAB数字图像处理　281
12.1　图像处理基础知识与基本操作　281
12.1.1　图像处理相关概念　281
12.1.2　MATLAB图像处理读写操作　282
12.1.3　图像类型转换及显示　284
12.2　图像的代数运算与几何运算　287
12.2.1　图像的代数运算　287
12.2.2　图像的几何运算　291
12.3　滤波技术及区域处理　293
12.3.1　线性滤波　293
12.3.2　区域滤波　296
12.3.3　基于区域的其他操作　298
12.3.4　噪声的添加　299
12.3.5　中值滤波与自适应滤波　300
12.4　变换处理　302
12.4.1　傅里叶变换(FT)　302
12.4.2　离散余弦变换(DCT)　305
12.4.3　Radon变换　308
12.5　二值图像处理　310
第13章　MATLAB综合实例　317
13.1　直流电机模糊控制系统的MATLAB仿真　317
13.2　PC与单片机串行通信的MATLAB实现　322
13.3　基于MATLAB的移动机器人路径规划问题　326
参考文献　337