MATLAB 7.0從入門到精通

第1章　MATLAB概述　1
1.1　MATLAB 7.0簡介　2
1.2　MATLAB 7.0的安裝、退出與卸載　3
1.3　MATLAB 7.0的目錄結(jié)構(gòu)　8
1.4　MATLAB 7.0的工作環(huán)境　9
1.5　MATLAB 7.0的通用命令　16
1.6　使用MATLAB 7.0幫助系統(tǒng)　19
1.7　初識(shí)MATLAB　22
第2章　MATLAB基礎(chǔ)知識(shí)　24
2.1　數(shù)據(jù)類型　24
2.1.1　數(shù)值類型　24
2.1.2　邏輯類型　26
2.1.3　字符和字符串　26
2.1.4　函數(shù)句柄　26
2.1.5　結(jié)構(gòu)體類型　27
2.1.6　單元數(shù)組類型　30
2.2　基本矩陣操作　32
2.2.1　矩陣的構(gòu)造　33
2.2.2　矩陣大小的改變　35
2.2.3　矩陣下標(biāo)引用　37
2.2.4　矩陣信息的獲取　39
2.2.5　矩陣結(jié)構(gòu)的改變　41
2.2.6　稀疏矩陣　42
2.3　運(yùn)算符和特殊符號(hào)　46
2.3.1　算數(shù)運(yùn)算符　46
2.3.2　關(guān)系運(yùn)算符　48
2.3.3　邏輯運(yùn)算符　49
2.3.4　運(yùn)算優(yōu)先級(jí)　50
2.4　字符串處理函數(shù)　51
2.4.1　字符串的構(gòu)造　51
2.4.2　字符串比較函數(shù)　53
2.4.3　字符串查找和替換函數(shù)　54
2.4.4　字符串--數(shù)值轉(zhuǎn)換　55
第3章　數(shù)學(xué)運(yùn)算　57
3.1　矩陣運(yùn)算　57
3.1.1　矩陣分析　57
3.1.2　線性方程組　63
3.1.3　矩陣分解　67
3.1.4　矩陣的特征值和特征向量　74
3.1.5　非線性矩陣運(yùn)算　75
3.2　矩陣元素的數(shù)學(xué)函數(shù)　79
3.2.1　三角函數(shù)　79
3.2.2　指數(shù)和對(duì)數(shù)函數(shù)　81
3.2.3　復(fù)數(shù)函數(shù)　81
3.2.4　截?cái)嗪颓笥嗪瘮?shù)　83
3.3　特殊數(shù)學(xué)函數(shù)　84
3.3.1　特殊函數(shù)　84
3.3.2　數(shù)論函數(shù)　90
3.3.3　坐標(biāo)變換函數(shù)　91
第4章　MATLAB 7.0基本編程　92
4.1　腳本和函數(shù)　92
4.1.1　函數(shù)　92
4.1.2　腳本　93
4.1.3　子函數(shù)與私有目錄　95
4.1.4　P碼文件　95
4.2　MATLAB中的變量和語句　96
4.2.1　變量類型　96
4.2.2　M文件的流控制語句　97
4.3　程序的調(diào)試(Debug)　104
4.3.1　直接調(diào)試法　104
4.3.2　工具調(diào)試法　105
4.4　函數(shù)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)　115
4.4.1　建立數(shù)學(xué)模型　115
4.4.2　編寫代碼　116
4.4.3　運(yùn)行程序　122
第5章　數(shù)據(jù)可視化　128
5.1　二維繪圖　128
5.1.1　plot命令　128
5.1.2　fplot命令　131
5.1.3　ezplot命令　133
5.2　三維繪圖　134
5.2.1　plot3命令　134
5.2.2　mesh命令　135
5.2.3　surf命令　136
5.2.4　基本三維繪圖命令的改進(jìn)命令　137
5.3　特殊圖形　139
5.3.1　二維特殊圖形函數(shù)　139
5.3.2　特殊的三維圖形函數(shù)　145
5.3.3　特殊坐標(biāo)軸的圖形函數(shù)　147
5.3.4　四維表現(xiàn)圖　152
5.4　圖形處理　153
5.4.1　圖形標(biāo)注　153
5.4.2　坐標(biāo)軸的控制　158
5.4.3　圖形數(shù)據(jù)取點(diǎn)　161
5.4.4　子圖和圖形保持　162
5.4.5　色彩控制　164
5.4.6　視角與光照　168
5.4.7　圖形的打印和輸出　175
5.5　圖形窗口　175
5.5.1　圖形窗口的創(chuàng)建與控制　175
5.5.2　圖形窗口的菜單操作　176
5.5.3　圖形窗口的工具欄　184
第6章　數(shù)據(jù)分析　186
6.1　多項(xiàng)式函數(shù)　186
6.1.1　多項(xiàng)式表示法　186
6.1.2　多項(xiàng)式求值　190
6.1.3　多項(xiàng)式乘法和多項(xiàng)式除法　191
6.1.4　多項(xiàng)式的導(dǎo)數(shù)和微分　192
6.1.5　多項(xiàng)式的根和由根創(chuàng)建多項(xiàng)式　194
6.1.6　多項(xiàng)式部分分式展開　195
6.1.7　多項(xiàng)式曲線擬合　196
6.1.8　曲線擬合圖形用戶接口　197
6.2　插值　199
6.2.1　一維插值　199
6.2.2　二維插值　203
6.3　數(shù)據(jù)分析和傅立葉變換　206
6.3.1　基本數(shù)據(jù)分析函數(shù)　206
6.3.2　協(xié)方差和相關(guān)系數(shù)矩陣　211
6.3.3　有限差分和梯度　213
6.3.4　信號(hào)濾波和卷積　214
6.3.5　傅立葉變換　218
6.4　功能函數(shù)　223
6.4.1　函數(shù)的表示　223
6.4.2　函數(shù)畫圖　224
6.4.3　函數(shù)最小值和零點(diǎn)　225
6.4.4　數(shù)值積分　230
6.4.5　在功能函數(shù)中使用含參函數(shù)　233
6.5　微分方程組數(shù)值解　235
6.5.1　常微分方程組的初值問題　235
6.5.2　延遲微分方程組數(shù)值解　242
6.5.3　常微分方程組的邊界問題　244
第7章　Simulink仿真環(huán)境　248
7.1　Simulink概述　248
7.1.1　Simulink的概念　250
7.1.2　Simulink的工作環(huán)境　250
7.1.3　Simulink的工作原理　255
7.1.4　Simulink模型的特點(diǎn)　256
7.1.5　Simulink里的數(shù)據(jù)類型　257
7.1.6　Simulink里的模塊和模塊庫　262
7.2　模型的創(chuàng)建　267
7.2.1　Simulink模塊的基本操作　267
7.2.2　創(chuàng)建模型的基本步驟　271
7.2.3　模型文件格式　272
7.3　子系統(tǒng)及其封裝　273
7.3.1　創(chuàng)建子系統(tǒng)　273
7.3.2　封裝子系統(tǒng)　275
7.3.3　定義自己的模塊庫　278
7.4　過零檢測　279
7.5　代數(shù)環(huán)　280
7.6　回調(diào)函數(shù)　282
7.7　運(yùn)行仿真　284
7.7.1　使用窗口運(yùn)行仿真　284
7.7.2　仿真參數(shù)的設(shè)置　285
7.7.3　使用MATLAB命令運(yùn)行仿真　289
7.7.4　改善仿真性能及精度　290
7.8　仿真結(jié)果分析　291
7.8.1　觀看輸出結(jié)果　291
7.8.2　線性化　292
7.8.3　平衡點(diǎn)的分析　293
7.9　模型的調(diào)試　294
7.9.1　Simulink調(diào)試器　294
7.9.2　命令行調(diào)試　296
7.9.3　設(shè)置斷點(diǎn)　296
7.9.4　顯示仿真的有關(guān)信息　297
7.9.5　顯示模型的信息　299
7.10　S-函數(shù)　299
7.10.1　什么是S-函數(shù)　300
7.10.2　為何要用S-函數(shù)　300
7.10.3　S-函數(shù)如何工作　300
7.10.4　怎樣書寫S-函數(shù)　302
7.10.5　S-函數(shù)應(yīng)用示例　304
7.11　綜合實(shí)例--PLL中的非線性電荷泵和濾波器　307
第8章　MATLAB 7.0符號(hào)計(jì)算功能　313
8.1　符號(hào)運(yùn)算入門　313
8.1.1　求解一元二次方程 的根　313
8.1.2　求導(dǎo)數(shù) 　314
8.1.3　計(jì)算定積分 　314
8.1.4　求解一階微分方程 　315
8.2　符號(hào)對(duì)象的創(chuàng)建和使用　315
8.2.1　創(chuàng)建符號(hào)對(duì)象和表達(dá)式　315
8.2.2　符號(hào)對(duì)象的基本運(yùn)算　318
8.3　任意精度數(shù)學(xué)計(jì)算　319
8.4　符號(hào)表達(dá)式的化簡和替換　321
8.4.1　符號(hào)表達(dá)式的化簡　321
8.4.2　符號(hào)表達(dá)式的替換　325
8.5　符號(hào)矩陣的計(jì)算　328
8.5.1　基本代數(shù)運(yùn)算　328
8.5.2　線性代數(shù)運(yùn)算　328
8.5.3　特征值分解　330
8.5.4　約當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)型　331
8.5.5　奇異值分解　331
8.6　符號(hào)微積分　332
8.6.1　符號(hào)表達(dá)式的微分運(yùn)算　333
8.6.2　符號(hào)表達(dá)式的極限　334
8.6.3　符號(hào)表達(dá)式的積分　335
8.6.4　級(jí)數(shù)的求和　336
8.6.5　泰勒級(jí)數(shù)　336
8.7　符號(hào)積分變換　337
8.7.1　Fourier變換　338
8.7.2　Laplace變換　338
8.7.3　Z變換　339
8.8　符號(hào)方程求解　341
8.8.1　代數(shù)方程的求解　341
8.8.2　微分方程的求解　342
8.9　可視化數(shù)學(xué)分析界面　343
8.9.1　圖示化符號(hào)函數(shù)計(jì)算器　343
8.9.2　泰勒級(jí)數(shù)逼近分析器　345
8.10　Maple接口　345
8.10.1　利用sym函數(shù)調(diào)用Maple函數(shù)　345
8.10.2　利用maple函數(shù)調(diào)用Maple函數(shù)　346
第9章　文件I/O　347
9.1　打開和關(guān)閉文件　347
9.1.1　打開文件　347
9.1.2　關(guān)閉文件　348
9.2　讀取二進(jìn)制文件　349
9.3　寫入二進(jìn)制文件　351
9.4　讀取文本文件　351
9.5　寫入文本文件　354
9.6　文件內(nèi)的位置控制　355
第10章　信號(hào)處理工具箱　358
10.1　數(shù)字信號(hào)處理基本理論　358
10.1.1　離散信號(hào)與系統(tǒng)　358
10.1.2　Z變換　360
10.1.3　離散傅立葉變換　361
10.1.4　數(shù)字濾波器結(jié)構(gòu)　363
10.2　MATLAB 7.0的信號(hào)處理工具箱函數(shù)　368
10.2.1　波形產(chǎn)生(Waveform Generation)　368
10.2.2　濾波器分析(Filter Analysis)　368
10.2.3　濾波器實(shí)現(xiàn)(Filter Implementation)　369
10.2.4　線性系統(tǒng)變換(Linear System Transformations)　369
10.2.5　FIR濾波器設(shè)計(jì)(FIR Digital Filter Design)　370
10.2.6　IIR濾波器設(shè)計(jì)(IIR Digital Filter Design)　370
10.2.7　IIR濾波器階的選擇(IIR Filter Order Estimation)　370
10.2.8　變換(Transforms)　371
10.2.9　統(tǒng)計(jì)信號(hào)處理和譜分析(Statistical Signal Processing and Spectral Analysis)　371
10.2.10　窗函數(shù)(Windows)　372
10.2.11　參數(shù)化建模(Parametric Modeling)　372
10.2.12　特殊操作(Specialized Operations)　373
10.2.13　模擬低通濾波器原型(Analog Lowpass Filter Prototypes)　373
10.2.14　模擬濾波器設(shè)計(jì)(Analog Filter Design)　373
10.2.15　模擬濾波器轉(zhuǎn)換(Analog Filter Transformation)　374
10.2.16　濾波器離散化(Filter Discretization)　374
10.2.17　對(duì)數(shù)倒譜分析(Cepstral Analysis)　374
10.2.18　線性預(yù)測(Linear Prediction)　374
10.2.19　多速信號(hào)處理(Multirate Signal Processing)　375
10.2.20　圖形用戶接口(Graphical User Interfaces)　375
10.3　基于MATLAB的信號(hào)處理系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)　375
10.3.1　離散信號(hào)與系統(tǒng)的MATLAB實(shí)現(xiàn)　375
10.3.2　離散傅立葉變換的MATLAB實(shí)現(xiàn)　378
10.3.3　Z變換的MATLAB實(shí)現(xiàn)　380
10.3.4　FIR濾波器的MATLAB實(shí)現(xiàn)　383
10.3.5　IIR濾波器的MATLAB實(shí)現(xiàn)　386
第11章　圖像處理工具箱　391
11.1　圖像處理工具箱介紹　391
11.1.1　常用圖像格式　391
11.1.2　MATLAB 7.0圖像類型　393
11.1.3　MATLAB 7.0圖像類型轉(zhuǎn)換　396
11.2　圖像的顯示　398
11.2.1　標(biāo)準(zhǔn)圖像顯示技術(shù)　398
11.2.2　特殊圖像顯示技術(shù)　400
11.3　圖像的幾何運(yùn)算　403
11.3.1　圖像插值　403
11.3.2　圖像大小調(diào)整　404
11.3.3　圖像旋轉(zhuǎn)　405
11.3.4　圖像剪裁　406
11.4　圖像的變換技術(shù)　407
11.4.1　數(shù)字圖像的二維傅立葉變換　408
11.4.2　數(shù)字圖像的離散余弦變換　412
11.4.3　其他變換技術(shù)　417
11.5　圖像分析　418
11.5.1　像素值及其統(tǒng)計(jì)　419
11.5.2　圖像分析　422
11.5.3　圖像調(diào)整　425
11.5.4　圖像平滑　428
11.6　特殊區(qū)域處理　431
11.6.1　區(qū)域的指定　431
11.6.2　特定區(qū)域?yàn)V波　432
11.6.3　特定區(qū)域填充　433
第12章　高級(jí)圖形設(shè)計(jì)　435
12.1　句柄圖形　435
12.1.1　圖形對(duì)象、圖像句柄和句柄圖形樹結(jié)構(gòu)　435
12.1.2　圖形對(duì)象種類　436
12.1.3　圖形對(duì)象屬性概念　438
12.2　圖形對(duì)象的操作　439
12.2.1　創(chuàng)建圖形對(duì)象　439
12.2.2　圖形對(duì)象屬性設(shè)置　441
12.2.3　屬性值查詢　442
12.2.4　設(shè)置用戶屬性默認(rèn)值　444
12.3　句柄使用方法　448
12.3.1　訪問對(duì)象句柄　448
12.3.2　使用句柄操作圖形對(duì)象　450
12.3.3　控制圖形輸出　452
12.3.4　在M文件中保存句柄　456
12.4　GUI設(shè)計(jì)向?qū)А?58
12.4.1　圖形用戶界面概述　458
12.4.2　啟動(dòng)GUIDE　459
12.4.3　GUIDE提供的用戶控件　460
12.4.4　界面設(shè)計(jì)工具集　461
12.4.5　GUI組態(tài)　467
12.4.6　GUI界面設(shè)計(jì)　470
12.5　編程設(shè)計(jì)GUI　472
12.5.1　M文件以及GUI數(shù)據(jù)管理　472
12.5.2　回調(diào)函數(shù)的使用方法　474
12.5.3　圖形窗口的行為控制　476
12.6　圖形用戶界面設(shè)計(jì)實(shí)例　477
12.6.1　圖形界面的實(shí)現(xiàn)　477
12.6.2　行為控制的實(shí)現(xiàn)　478
第13章　MATLAB 7.0與Word、Excel的混合使用　487
13.1　Notebook的安裝和使用環(huán)境　487
13.2　一個(gè)Notebook實(shí)例　488
13.3　Notebook使用的幾個(gè)問題　490
13.4　Excel link的安裝和使用環(huán)境　491
13.4.1　Excel link的安裝　491
13.4.2　設(shè)置Excel link的啟動(dòng)方式　493
13.4.3　終止Excel link的運(yùn)行　494
13.5　一個(gè)Excel link實(shí)例　495
13.5.1　數(shù)據(jù)表執(zhí)行方式　495
13.5.2　宏命令執(zhí)行模式(Macro Version)　496
13.6　Excel link使用的幾個(gè)問題　498
13.6.1　關(guān)于語法　499
13.6.2　關(guān)于工作表　499
第14章　編譯工具箱　500
14.1　編譯器概述　500
14.2　編譯器的安裝和配置　500
14.2.1　配置MATLAB 7.0編譯器的前提準(zhǔn)備　500
14.2.2　對(duì)編譯器進(jìn)行配置　501
14.3　MATLAB 7.0編譯器的使用　503
14.3.1　編譯過程　503
14.3.2　MCR的安裝　503
14.3.3　編譯指令mcc　504
14.3.4　創(chuàng)建獨(dú)立的應(yīng)用程序　505
第15章　應(yīng)用程序接口　511
15.1　創(chuàng)建C語言MEX文件　511
15.1.1　MEX文件簡介　511
15.1.2　編寫C MEX文件　512
15.2　創(chuàng)建Fortran語言MEX文件　514
15.2.1　Fortran語言MEX文件簡介　514
15.2.2　Fortran MEX文件示例　515
15.3　MAT文件應(yīng)用　516
15.4　MATLAB引擎技術(shù)的應(yīng)用　519
15.5　MATLAB的Java接口　522
15.5.1　Java接口應(yīng)用　522
15.5.2　應(yīng)用示例　524
15.6　MATLAB中的DDE技術(shù)　525
15.6.1　關(guān)于DDE的一般性說明　525
15.6.2　DDE中的MATLAB服務(wù)器　526
15.6.3　DDE中的MATLAB客戶　526
15.7　MATLAB中的ActiveX技術(shù)　529
15.7.1　關(guān)于ActiveX的一般性說明　529
15.7.2　MATLAB的ActiveX自動(dòng)化　529
附錄　532
A.1　常用命令和函數(shù)　532
A.2　SIMULINK的庫模塊　543
A.2.1　庫模塊　543
A.2.2　連續(xù)模塊子庫Continuous　543
A.2.3　離散模塊子庫Discrete　544
A.2.4　解析函數(shù)和查表函數(shù)模塊子庫Functions&Tables　544
A.2.5　一般數(shù)學(xué)函數(shù)子庫Math　544
A.2.6　非線性模塊子庫Nonlinear　544
A.2.7　信號(hào)和系統(tǒng)模塊子庫Signal&Systems　545
A.2.8　信宿模塊子庫Sinks　545
A.2.9　信源模塊子庫Sources　545
A.3　應(yīng)用程序接口函數(shù)庫　546
A.3.1　外部程序接口函數(shù)庫　546
A.3.2　MAT文件庫函數(shù)　546
A.3.3　MATLAB引擎函數(shù)庫　547
A.3.4　ActiveX對(duì)象的構(gòu)造和操作命令　547
A.3.5　動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)交換函數(shù)　547