MATLAB入門與應用實踐（視頻教學版）

目    錄

第1章  MATLAB入門 1

1.1  MATLAB中的科學計算概述 1

1.1.1  MATLAB的發展歷程 1

1.1.2  MATLAB系統 2

1.2  MATLAB 2024的用戶界面 2

1.2.1  標題欄 3

1.2.2  功能區 3

1.2.3  工具欄 5

1.2.4  命令行窗口 5

1.2.5  命令歷史記錄窗口 7

1.2.6  當前文件夾窗口 8

1.2.7  工作區窗口 9

1.2.8  圖窗 10

1.3  設置搜索路徑 11

1.3.1  查看搜索路徑 11

1.3.2  擴展搜索路徑 12

1.4  MATLAB的幫助系統 13

1.4.1  聯機幫助系統 13

1.4.2  幫助命令 14

1.4.3  聯機演示系統 17

1.5  新手問答 19

1.6  上機實驗 19

1.7  思考與練習 20

第2章  MATLAB基礎知識 21

2.1  MATLAB命令的組成 21

2.1.1  基本符號 21

2.1.2  功能符號 23

2.1.3  常用的鍵盤操作 24

2.2  數據類型 25

2.2.1  變量與常量 25

2.2.2  數值 26

2.2.3  字符和字符串 30

2.2.4  向量 32

2.2.5  矩陣 34

2.2.6  單元型變量 41

2.2.7  結構型變量 43

2.3  運算符 44

2.3.1  算術運算符 45

2.3.2  關系運算符 45

2.3.3  邏輯運算符 46

2.4  數值運算 46

2.4.1  矩陣運算 46

2.4.2  向量運算 54

2.5  M文件 56

2.5.1  命令式文件 58

2.5.2  函數式文件 59

2.6  操作實例——判斷矩陣可否對角化 60

2.7  新手問答 62

2.8  上機實驗 63

2.9  思考與練習 64

第3章  程序設計基礎 66

3.1  MATLAB程序設計 66

3.1.1  表達式、表達式語句與賦值語句 66

3.1.2  程序結構 67

3.1.3  控製程序流程 72

3.1.4  人機交互語句 73

3.1.5  MATLAB程序的調試命令 75

3.2  函數句柄 76

3.2.1  創建函數句柄 76

3.2.2  查看函數句柄屬性 77

3.2.3  調用函數句柄 78

3.3  函數變量及其作用域 78

3.4  子函數與私有函數 79

3.5  程序設計的輔助函數 79

3.6  文件調用記錄 81

3.6.1  profile函數 81

3.6.2  顯示調用記錄結果 82

3.7  操作實例——水平串聯矩陣 84

3.8  新手問答 85

3.9  上機實驗 86

3.10  思考與練習 87

第4章  圖形繪制 88

4.1  二維曲線的繪制 88

4.1.1  繪制二維圖形 88

4.1.2  多圖形顯示 93

4.1.3  繪制函數圖形 95

4.2  設置圖形屬性 97

4.2.1  圖窗的屬性 97

4.2.2  坐標系與坐標軸 102

4.2.3  圖形註釋 104

4.3  三維繪圖 109

4.3.1  三維曲線繪圖函數 109

4.3.2  三維網格函數 113

4.3.3  三維曲面函數 116

4.3.4  柱面與球面 118

4.3.5  三維圖形等值線 120

4.4  三維圖形修飾處理 126

4.4.1  視角處理 126

4.4.2  顏色處理 128

4.4.3  光照處理 132

4.5  操作實例—繪制函數的三維視圖 136

4.6  新手問答 138

4.7  上機實驗 139

4.8  思考與練習 141

第5章  圖形與圖像的處理 142

5.1  向量圖形 142

5.2  圖像處理及動畫演示 146

5.2.1  讀寫圖像 146

5.2.2  圖像的顯示及信息查詢 147

5.2.3  動畫演示 151

5.3  操作實例——曲線繪制動畫 153

5.4  新手問答 154

5.5  上機實驗 155

5.6  思考與練習 157

第6章  高等數學計算 158

6.1  數列 158

6.1.1  數列求和 159

6.1.2  數列求積 162

6.2  級數 166

6.3  極限和導數 167

6.3.1  極限 168

6.3.2  導數 169

6.4  積分 170

6.4.1  定積分與廣義積分 170

6.4.2  不定積分 171

6.4.3  多重積分 172

6.5  積分變換 174

6.5.1  傅里葉積分變換 174

6.5.2  傅里葉逆變換 175

6.5.3  快速傅里葉變換 176

6.5.4  拉普拉斯變換 178

6.5.5  拉普拉斯逆變換 179

6.6  復雜函數 180

6.6.1  泰勒展開 180

6.6.2  傅里葉展開 182

6.7  操作實例——高斯脈沖時域與頻域轉換 184

6.8  新手問答 185

6.9  上機實驗 185

6.10  思考與練習 186

第7章  方程組 188

7.1  方程的運算 188

7.1.1  方程組的介紹 188

7.1.2  方程的解 189

7.2  求解線性方程組 190

7.2.1  線性方程組定義 190

7.2.2  利用矩陣運算求解 192

7.2.3  利用矩陣分解法求解 196

7.2.4  非負最小二乘解 200

7.3  求解非線性方程（組） 201

7.3.1  非線性方程 201

7.3.2  非線性方程組 203

7.4  偏微分方程 204

7.4.1  偏微分方程簡介 204

7.4.2  區域設置及網格化 205

7.4.3  設置邊界條件 208

7.4.4  PDE求解 209

7.4.5  解特徵值方程 212

7.5  操作實例——求解時滯微分方程組 214

7.6  新手問答 215

7.7  上機實驗 216

7.8  思考與練習 217

第8章  符號運算 219

8.1  符號與數值 219

8.1.1  符號與數值間的轉換 219

8.1.2  設置符號與數值的精度 220

8.2  符號矩陣 221

8.2.1  創建符號矩陣 221

8.2.2  符號矩陣的其他運算 224

8.2.3  簡化符號多項式 226

8.3  多元函數分析 228

8.3.1  雅可比矩陣 228

8.3.2  實數矩陣的梯度 230

8.4  操作實例——希爾伯特矩陣 231

8.5  新手問答 233

8.6  上機實驗 234

8.7  思考與練習 235

第9章  圖形用戶界面設計 236

9.1  GUI開發環境 236

9.2  在MATLAB環境設計GUI 239

9.2.1  創建容器組件 239

9.2.2  創建UI組件 244

9.2.3  設計菜單 246

9.3  使用設計視圖 248

9.3.1  設計環境 248

9.3.2  放置組件 251

9.3.3  設置組件屬性 252

9.3.4  添加上下文菜單 254

9.4  代碼視圖 258

9.4.1  編輯環境 259

9.4.2  管理回調 259

9.4.3  回調參數 261

9.4.4  管理輔助函數 261

9.4.5  管理屬性 263

9.5  新手問答 266

9.6  上機實驗 267

9.7  思考與練習 269

第10章  Simulink模擬基礎 270

10.1  Simulink簡介 270

10.1.1  Simulink模型的特點 271

10.1.2  Simulink的數據類型 273

10.2  Simulink模塊庫 274

10.2.1  常用的模塊庫 275

10.2.2  子系統及其封裝 278

10.3  創建模擬模型 283

10.3.1  創建模型文件 283

10.3.2  模塊的基本操作 284

10.3.3  設置模塊參數 286

10.3.4  連接模塊 288

10.4  模擬分析 291

10.4.1  設置模擬參數 291

10.4.2  模擬的運行和分析 293

10.4.3  模擬錯誤診斷 302

10.5  過零檢測 303

10.6  代數環 304

10.7  回調函數 305

10.8  S函數 306

10.8.1  S函數的工作流程 307

10.8.2  S函數的編寫 308

10.9  操作實例——單擺系統振動系統模擬 309

10.10  新手問答 315

10.11  上機實驗 316

10.12  思考與練習 316

第11章  數理統計分析 318

11.1  MATLAB數理統計基礎 318

11.1.1  樣本均值 318

11.1.2  樣本方差與標準差 319

11.1.3  協方差和相關系數 320

11.2  曲線擬合 321

11.2.1  多項式擬和 322

11.2.2  直線的最小二乘擬合 323

11.2.3  最小二乘法曲線擬合 324

11.3  回歸分析 327

11.3.1  一元線性回歸 327

11.3.2  多元線性回歸 328

11.3.3  部分最小二乘回歸 328

11.4  操作實例—推測世界人口 331

11.5  新手問答 333

11.6  上機實驗 333

11.7  思考與練習 334

第12章  控制系統分析設計實例 336

12.1  控制系統的分析 336

12.1.1  控制系統的模擬分析 336

12.1.2  閉環傳遞函數 337

12.2  閉環傳遞函數的響應分析 338

12.2.1  階躍響應曲線 338

12.2.2  沖激響應曲線 339

12.2.3  斜坡響應 339

12.3  控制系統的穩定性分析 340

12.3.1  狀態空間實現 340

12.3.2  穩定性 341