MATLAB編程及應用

第1章 初識MATLAB 1
1.1 MATLAB簡介 1
1.2 MATLAB的產生與發展 2
1.3 MATLAB用戶界面 3
1.3.1 命令的執行 4
1.3.2 光標與命令行的操作 5
1.3.3 工作窗與命令行的操作 6
1.4 MATLAB幫助系統 6
本章小結 8
習題一 8
第2章 MATLAB基本計算和基礎知識 9
2.1 基本計算入門實例 9
2.2 變量 10
2.2.1 用戶自定義變量 10
2.2.2 系統預定義變量 10
2.3 數據類型 11
2.3.1 數值類型 11
2.3.2 邏輯類型 12
2.3.3 字符串類型 12
2.3.4 單元類型 13
2.3.5 結構類型 13
2.4 MATLAB的基本運算類型 14
2.4.1 算術運算 14
2.4.2 關系運算 15
2.4.3 邏輯運算 15
2.5 MATLAB的標點符號和特殊字符 15
2.6 常用數學函數 16
2.7 函數語句 17
本章小結 17
習題二 17
第3章 MATLAB數值計算 19
3.1 矩陣 19
3.1.1 利用直接輸入法創建矩陣 19
3.1.2 利用函數創建矩陣 20
3.1.3 利用M文件創建矩陣 21
3.1.4 矩陣元素與矩陣元素變量 21
3.1.5 串聯矩陣 23
3.1.6 擴展矩陣 24
3.1.7 矩陣運算 24
3.1.8 矩陣的運算函數 28
3.2 向量 32
3.3 數組 33
3.3.1 數組的創建與索引 33
3.3.2 數組的基本算術運算 36
3.4 多項式 40
3.4.1 多項式的構造 41
3.4.2 多項式加減運算 41
3.4.3 多項式乘法運算 41
3.4.4 多項式除法運算 42
3.4.5 常用的多項式函數 42
3.5 數據的導入與導出 45
3.5.1 數據的導出 45
3.5.2 數據的導入 47
3.6 輸入與輸出語句 50
本章小結 51
習題三 51
第4章 MATLAB符號計算 53
4.1 符號常量/變量和符號表達式 53
4.1.1 創建符號常量和符號變量 53
4.1.2 創建符號表達式 55
4.1.3 創建和定義符號函數 56
4.2 常見符號計算 56
4.2.1 極限 56
4.2.2 微分 57
4.2.3 積分 58
4.2.4 求解代數方程 59
4.2.5 求解常微分方程 60
4.2.6 級數求和 62
4.2.7 傅里葉變換 63
4.2.8 拉普拉斯變換 63
4.2.9 Z變換 64
本章小結 64
習題四 65
第5章 數據與函數的可視化 66
5.1 離散數據、離散函數和連續函數的可視化 66
5.1.1 離散數據和離散函數的可視化 66
5.1.2 連續函數的可視化 67
5.1.3 可視化的一般步驟 68
5.2 二維繪圖 69
5.2.1 二維繪圖基本命令 69
5.2.2 圖形控制命令 73
5.2.3 圖軸控制命令 74
5.2.4 圖形標識和圖形修飾 75
5.2.5 多次疊繪、雙縱坐標和多子圖 79
5.3 三維繪圖 81
5.3.1 三維繪圖基本命令 82
5.3.2 視點控制 85
5.3.3 函數colormap 86
5.3.4 透視、鏤空和裁切 88
5.4 其他繪圖 90
5.4.1 直方圖命令bar 90
5.4.2 極坐標圖polar 91
5.4.3 彩色份額圖 92
5.4.4 三維多邊形 94
5.4.5 等高線圖 94
5.4.6 球面圖 95
5.4.7 三維向量圖 96
本章小結 97
習題五 97
第6章 數據擬合與插值 98
6.1 數據擬合 98
6.1.1 多項式擬合函數 98
6.1.2 非線性擬合函數 100
6.2 曲線擬合工具箱 102
6.2.1 打開曲線擬合工具箱 102
6.2.2 擬合類型 103
6.2.3 曲線擬合面板介紹 103
6.2.4 非參數擬合 105
6.3 數據插值 108
6.3.1 一維插值函數 108
6.3.2 二維插值函數 111
本章小結 115
習題六 115
第7章 MATLAB程序設計 118
7.1 M文件 118
7.1.1 M文本編輯器 119
7.1.2 腳本文件 119
7.1.3 函數文件 121
7.1.4 函數的分類 122
7.2 局部變量和全局變量 125
7.3 數學運算符 126
7.4 關系運算與邏輯運算 127
7.4.1 關系運算 127
7.4.2 邏輯運算 127
7.5 運算優先級 127
7.6 程序設計 128
7.6.1 表達式、語句及程序結構 129
7.6.2 if語句 129
7.6.3 switch語句 130
7.6.4 while語句 132
7.6.5 break語句和continue語句 132
7.6.6 for語句 133
7.7 MATLAB編程及調試 135
7.7.1 程序文件的創建和編輯 135
7.7.2 函數的調用 136
7.7.3 函數句柄 138
7.7.4 程序調試 143
本章小結 147
習題七 147
第8章 MATLAB App設計 148
8.1 App開發工具簡介 148
8.2 App Designer 149
8.2.1 啟動App Designer 149
8.2.2 App Designer開發環境 150
8.3 App Designer組件 152
8.3.1 組件的種類及作用 152
8.3.2 組件的屬性 155
8.4 App Designer代碼結構 156
8.4.1 類的定義 156
8.4.2 代碼結構 158
8.5 回調函數 160
8.6 對象屬性 162
8.7 App設計實例 163
8.7.1 App設計實例1 163
8.7.2 App設計實例2 168
本章小結 176
習題八 176
第9章 Simulink工具箱 178
9.1 MATLAB工具箱分類 178
9.2 Simulink工具箱的應用 179
9.2.1 Simulink的啟動方法 179
9.2.2 Simulink界面與菜單 179
9.2.3 Simulink模塊庫簡介 182
9.3 Simulink建模與模擬 188
9.3.1 啟動模型編輯窗口進行模擬 188
9.3.2 標準模塊的選取 189
9.3.3 模塊的移動、復制、刪除和轉向 189
9.3.4 模塊的命名 189
9.3.5 模塊的連接 190
9.3.6 Simulink連線處理 190
9.3.7 模塊屬性的改變 191
9.3.8 模擬輸入源模塊庫 192
9.3.9 模擬接收模塊庫 194
9.4 Simulink連續時間系統建模 196
9.4.1 線性連續時間系統 196
9.4.2 非線性連續時間系統 198
9.5 子系統及其封裝 199
9.5.1 創建子系統 199
9.5.2 條件執行子系統 202
9.5.3 封裝子系統 204
9.6 離散時間系統和混合系統 206
9.6.1 若乾基本模塊 206
9.6.2 多速率離散時間系統 211
9.6.3 離散-連續混合系統 212
9.6.4 菜單操作方式下模擬算法和參數的選擇 213
9.6.5 使用MATLAB命令運行模擬 214
9.6.6 改善模擬性能和精度 215
9.7 模型的調試 216
9.7.1 Simulink調試器 216
9.7.2 顯示模擬的相關信息 219
9.7.3 顯示模型的信息 219
本章小結 220
習題九 220

第10章 BP神經網絡 223
10.1 BP神經網絡的構建與性能評價 223
10.1.1 BP神經網絡相關函數的操作和使用 223
10.1.2 BP神經網絡性能評價指標 226
10.1.3 實現BP神經網絡預測的步驟 227
10.2 神經網絡工具箱介紹 227
10.2.1 神經網絡工具箱 227
10.2.2 神經網絡工具箱應用實例 238
10.2.3 神經網絡預測應用實例 243
本章小結 249
習題十 249
第11章 MATLAB在自動駕駛中的應用* 252
11.1 二次規劃問題 252
11.1.1 二次規劃及其基本思想 252
11.1.2 二次規劃問題的數學模型 252
11.1.3 quadprog函數 253
11.2 微分方程問題 254
11.3 非線性規劃問題 255
11.3.1 fmincon函數 256
11.3.2 fminbnd函數 257
11.3.3 fminsearch函數 258
11.3.4 工程實例之軌跡跟蹤 259
11.4 線性時變模型預測控制算法 262
11.4.1 非線性系統線性化方法 262
11.4.2 工程實例 263
11.5 CarSim與Simulink聯合模擬 265
11.5.1 CarSim軟件主界面及功能模塊 266
11.5.2 搭建CarSim與Simulink聯合模擬平臺 267
11.5.3 模擬實例 267
11.6 基於MPC的軌跡跟蹤控制器的設計 279
本章小結 283
習題十一 283