《MATLAB实用教程（第4版）》

内容简介

MATLABR2015b产品族是MathWorks公司目前*新开发科学与工程计算软件。《MATLAB实用教程（第4版）》以目前*新的MATLAB为平台，比较系统地介绍了MATLAB环境、MATLAB数值计算、MATLAB符号计算、MATLAB计算可视化和GUI设计、MATLAB程序设计、线性控制系统分析与设计、Simulink仿真环境、MATLAB的高级应用等。《MATLAB实用教程（第4版）》内容主要分实用教程、习题和实验等几个部分。各部分深入浅出，相互配合，层次清楚。先讲解后实例；习题部分系统练习基本内容；实验先引导操作后思考练习。附录部分包含习题参考答案、模拟测试题及其参考答案、例题索引和程序的调试介绍。同时，《MATLAB实用教程（第4版）》配备了教学课件和实例文件，方便老师授课和学生自学。需要者可在电子工业出版社的http：//www.hxedu.com.cn平台免费下载。《MATLAB实用教程（第4版）》可作为大学本科和专科有关课程的教材或教学参考书，也适于MATLAB用户学习和参考。

目录

第1部分实用教程

第1章MATLABR2015b环境1
1．1　MATLAB简介1
1．1．1　MATLAB工具箱2
1．1．2　MATLAB功能和特点2
1．2　MATLABR2015b的环境设置3
1．2．1　MATLAB的集成开发
环境3
1．2．2　工具栏4
1．3　常用窗口8
1．3．1　命令窗口
（CommandWindow）8
1．3．2　当前目录浏览器窗口
（CurrentFolder）12
1．3．3　工作空间窗口
（Workspace）14
1．3．4　历史命令窗口
（CommandHistory）16
1．3．5　变量编辑器窗口
（VariableEditor）17
1．3．6　M文件编辑/调试器窗口
（Editor/Debugger）18
1．3．7　代码分析报告窗口
（CodeAnalyzerReporter）
19
1．3．8　程序运行时间窗口
（Profiler）19
1．3．9　MATLABR2015b帮助20
1．4　MATLABR2015b其他管理22
1．4．1　MATLAB用户文件
格式22
1．4．2　设置搜索路径23
1．5　1个实例26
第2章MATLAB数值计算30
2．1　变量和数据30
2．1．1　数据类型30
2．1．2　常数32
2．1．3　变量33
2．2　矩阵和数组34
2．2．1　矩阵输入34
2．2．2　矩阵元素37
2．2．3　字符串41
2．2．4　矩阵和数组运算44
2．2．5　多维数组55
2．3　日期和时间58
2．3．1　日期和时间的表示格式58
2．3．2　日期和时间函数59
2．4　稀疏矩阵60
2．4．1　稀疏矩阵的建立60
2．4．2　稀疏矩阵的存储空间62
2．4．3　稀疏矩阵的运算63
2．5　多项式63
2．5．1　多项式的求值、求根
和部分分式展开63
2．5．2　多项式的乘除法
和微积分66
2．5．3　多项式拟合和插值67
2．6　元胞数组和结构数组70
2．6．1　元胞数组70
2．6．2　结构数组73
2．7　数据分析76
2．7．1　数据统计和相关分析76
2．7．2　差分和积分77
2．7．3　卷积和快速傅里叶变换79
2．7．4　向量函数81
第3章MATLAB符号计算83
3．1　符号表达式的建立83
3．1．1　创建符号常量84
3．1．2　创建符号变量和符号
表达式85
3．1．3　符号矩阵86
3．2　符号表达式的代数运算87
3．2．1　符号表达式的代数运算87
3．2．2　符号数值任意精度控制
和运算88
3．2．3　符号对象与数值对象
的转换90
3．3　符号表达式的操作和转换91
3．3．1　符号表达式中自由变量
的确定91
3．3．2　符号表达式的化简92
3．3．3　符号表达式的替换94
3．3．4　求反函数和复合函数95
3．3．5　符号表达式的转换96
3．4　符号极限、微积分和级数
求和97
3．4．1　符号极限97
3．4．2　符号微分98
3．4．3　符号积分100
3．4．4　符号级数101
3．5　符号积分变换102
3．5．1　傅里叶变换及其反
变换102
3．5．2　拉普拉斯变换及其反
变换103
3．5．3　Z变换及其反变换105
3．6　符号方程的求解106
3．6．1　代数方程106
3．6．2　符号常微分方程107
3．7　符号函数的可视化108
3．7．1　符号函数的绘图命令108
3．7．2　图形化的符号函数
计算器110
第4章MATLAB计算的可视化
和GUI设计112
4．1　二维曲线的绘制112
4．1．1　基本绘图命令113
4．1．2　绘制曲线的一般步骤117
4．1．3　多个图形绘制的方法118
4．1．4　曲线的线形、颜色和数据
点形120
4．1．5　设置坐标轴和文字
标注121
4．1．6　交互式图形命令125
4．2　MATLAB的特殊图形绘制126
4．2．1　条形图127
4．2．2　面积图和实心图128
4．2．3　直方图129
4．2．4　饼形图130
4．2．5　离散数据图131
4．2．6　对数坐标和极坐标图131
4．2．7　等高线图133
4．2．8　复向量图133
4．3　MATLAB的三维图形绘制134
4．3．1　绘制三维线图命令134
4．3．2　绘制三维网线图
和曲面图135
4．3．3　立体图形与图轴
的控制137
4．3．4　色彩的控制139
4．4　图形绘制工具142
4．5　对话框143
4．6　句柄图形146
4．6．1　句柄图形体系146
4．6．2　图形对象的操作147
4．7　用户图形界面设计151
4．7．1　可视化的界面环境151
4．7．2　菜单152
4．7．3　控件154
4．7．4　对象对齐工具、属性编辑器
和对象浏览器156
4．7．5　回调函数157
4．8　图形文件转储159
第5章MATLAB程序设计160
5．1　程序流程控制160
5．1．1　for…end循环结构160
5．1．2　while…end循环结构161
5．1．3　if…else…end条件转移
结构162
5．1．4　switch…case开关结构163
5．1．5　try…catch…end试探
结构164
5．1．6　流程控制语句165
5．1．7　循环结构与动画167
5．2　M文件169
5．2．1　M文件编辑器169
5．2．2　M脚本文件170
5．2．3　M函数文件171
5．3　函数调用和参数传递173
5．3．1　子函数和私有函数173
5．3．2　局部变量和全局变量174
5．3．3　函数的参数175
5．3．4　程序举例178
5．4　利用函数句柄执行函数182
5．4．1　函数句柄的创建182
5．4．2　用feval命令执行函数183
5．5　利用泛函命令进行数值分析184
5．5．1　求极小值184
5．5．2　求过零点185
5．5．3　数值积分187
5．5．4　微分方程的数值解187
5．6　内联函数189
5．7　M文件性能的优化和加速190
5．7．1　M文件性能优化190
5．7．2　P码文件191
第6章线性控制系统分析与设计193
6．1　线性系统的描述193
6．1．1　状态空间描述法193
6．1．2　传递函数描述法195
6．1．3　零极点描述法195
6．1．4　离散系统的数学描述196
6．2　线性系统模型之间的转换198
6．2．1　连续系统模型之间
的转换198
6．2．2　连续系统与离散系统之间
的转换201
6．2．3　模型对象的属性203
6．3　结构框图的模型表示205
6．4　线性系统的时域分析209
6．4．1　零输入响应分析209
6．4．2　脉冲响应分析210
6．4．3　阶跃响应分析212
6．4．4　任意输入的响应213
6．4．5　系统的结构参数215
6．5　线性系统的频域分析218
6．5．1　频域特性218
6．5．2　连续系统频域特性219
6．5．3　幅值裕度和相角裕度223
6．5．4　闭环频率特性的性能
指标223
6．6　频率特性校正225
6．6．1　超前校正225
6．6．2　滞后校正226
6．7　线性系统的根轨迹分析227
6．7．1　绘制根轨迹228
6．7．2　根轨迹的其他工具229
6．8　线性系统的图形工具界面232
6．8．1　LTIViewer界面232
6．8．2　SISO设计工具
sisotool234
第7章Simulink仿真环境237
7．1　演示1个Simulink的简单
程序237
7．2　Simulink文件操作和模型
窗口240
7．2．1　Simulink文件操作240
7．2．2　Simulink模型窗口240
7．3　模型创建241
7．3．1　模块操作241
7．3．2　信号线操作241
7．4　Simulink基本模块243
7．5　复杂系统仿真与分析248
7．5．1　仿真设置248
7．5．2　系统仿真举例251
7．5．3　仿真结构参数化259
7．6　子系统与封装260
7．6．1　建立子系统260
7．6．2　条件执行子系统262
7．6．3　子系统的封装265
7．7　用MATLAB命令创建
和运行Simulink模型268
7．8　S函数270
7．8．1　S函数的介绍270
7．8．2　S函数的编写271
7．8．3　S函数模块的使用273
第8章MATLAB高级应用276
8．1　Notebook276
8．1．1　Notebook安装276
8．1．2　Notebook启动276
8．1．3　Notebook使用278
8．1．4　Notebook中的MATLAB
使用282
8．2　MuPADnotebook的使用284
8．2．1　MuPADNotebook284
8．2．2　MuPAD函数的使用286
8．3　低级文件输入/输出287
8．3．1　打开和关闭文件287
8．3．2　读/写格式化文件289
8．3．3　读/写二进制数据290
8．3．4　文件定位292


第2部分习题

第1章MATLABR2015a环境294
第2章MATLAB数值计算294
第3章MATLAB符号计算296
第4章MATLAB计算的可视化
和GUI设计297
第5章MATLAB程序设计299
第6章线性控制系统分析
与设计300
第7章Simulink仿真环境302
第8章MATLAB高级应用303

第3部分实验

实验1MATLAB环境及命令
窗口304
实验2MATLAB数值计算315
实验3MATLAB的符号计算324
实验4MATLAB的计算可视化
和GUI设计332
实验5MATLAB程序设计340
实验6线性控制系统分析
与设计347
实验7Simulink仿真环境357


第4部分附录

附录A习题答案367
附录B模拟测试题388
附录C模拟测试题答案390
附录D例题索引393
附录E程序的调试399

前言/序言

前言

MATLAB（MatrixLaboratory）是MathWorks公司开发的，目前国际上最流行、应用最广泛的科学与工程计算软件。Simulink基于MATLAB的框图设计环境，可以用来对各种动态系统进行建模、分析和仿真。自推出MATLABR2006版之后，在每年的上半年和下半年都会推出新版本，MathWorks公司在2015年下半年推出了MATLABR2015b产品族。

2004年，我们结合MATLAB教学和应用开发的经验，编写了MATLAB实用教程。推出后，得到了高校教师、学生和广大读者的广泛认同，重印7次。

2007年和2012年，我们分别在第1版和第2版的基础上对版本进行了升级，对内容进行了调整和完善，又重印17次。目前仍在热销中，在此我们对大家的信任表示由衷的感谢！

MATLAB实用教程（第4版）以目前最先进的MATLABR2015b作为平台，在继承第3版基本框架的前提下，根据最新平台的功能和发展趋势，删除旧的，扩展新的，完善基本内容，使《MATLAB实用教程（第4版）》更实用。

《MATLAB实用教程（第4版）》分实用教程部分、习题部分和实验等部分。各部分深入浅出，相互配合，层次清楚。先讲解后实例，先引导操作后思考练习。附录部分包含习题参考答案、模拟测试题及其参考答案、例题索引和程序的调试介绍。《MATLAB实用教程（第4版）》配备了教学课件和实例文件，方便老师授课和学生自学。需要者可在电子工业出版社的http://www.hxedu.com.cn平台免费下载。

实际上，《MATLAB实用教程（第4版）》不仅适合于教学，也适合于MATLAB的各类培训和用MATLAB编程开发的用户学习和参考。只要阅读《MATLAB实用教程（第4版）》，结合上机操作指导进行练习和实习，就能在较短的时间内基本掌握MATLAB及其应用技术。

《MATLAB实用教程（第4版）》由南京师范大学曹弋编写，南京师范大学郑阿奇统编、定稿。参加本系列书编写的还有徐文胜、丁有和、殷红先、陈瀚、陈冬霞、邓拼搏、高茜、刘博宇、彭作民、钱晓军、孙德荣、陶卫冬、吴明祥、王志瑞、徐斌、俞琰、严大牛、郑进、张为民、周何骏、于金彬、马骏、周怡明、姜乃松、梁敬东等。

由于作者水平有限，错误在所难免，敬请广大师生、广大读者批评指正。

意见建议邮箱：easybooks@163.com

编者

2016年3月