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第1章 MATLAB语言的基础知识及入门1

1.1 MATLAB的发展历程和影响1

1.2 MATLAB系统的构成2

1.3 MATLAB的工作环境3

1.3.1 Linux下安装MATLAB3

1.3.2 Windows下安装MATLAB4

1.3.3启动和退出MATLAB5

1.3.4命令窗口（Command Window）7

1.3.5历史窗口（Command History）9

1.3.6 M文件窗口（Editor ）9

1.4 MATLAB帮助系统9

1.4.1纯文本帮助10

1.4.2演示（Demo）帮助10

1.4.3 Contents帮助文件目录窗11

1.4.4 Index帮助文件索引窗11

1.4.5 Search帮助文件搜索窗11

1.5 MATLAB的保存和装载12

1.6 MATLAB7.5语言的特点13

1.7 SIMULINK简介14

1.8 MATLAB 7.5的工具箱16

1.9 MATLAB、 Mathematica、 Maple、MathCAD的比较20

1.10小结21

1.11习题22

第2章 数组、矩阵及其运算23

2.1数组的创建23

2.1.1一维数组的创建23

2.1.2一维数组的子数组寻访和赋值24

2.1.3二维数组（矩阵）的创建25

2.1.4矩阵元素的标识25

2.1.5矩阵的寻访和赋值26

2.2矩阵的代数运算27

2.2.1 pow2函数27

2.2.2加、减运算27

2.23乘法27

2.2.4集合运算30

2.2.5除法运算32

2.2.6矩阵乘方32

2.3矩阵的关系运算33

2.3.1矩阵的比较关系运算33

2.3.2矩阵的逻辑关系运算34

2.4矩阵运算36

2.4.1矩阵函数36

2.4.2矩阵转置37

2.4.3方阵的行列式38

2.4.4逆与伪逆38

2.4.5矩阵的迹39

2.4.6矩阵和向量的范数39

2.4.7条件数40

2.4.8矩阵的秩40

2.4.9向量组的线性相关性40

2.4.10行阶梯矩阵及向量组的基40

2.4.11特殊运算41

2.5符号矩阵运算46

2.6高维数组48

2.6.1高维数组的创建48

2.6.2高维数组的标识49

2.6.3高维数组的操作50

2.7非数和空数组52

2.7.1非数NaN52

2.7.2空数组54

2.8矩阵分解55

2.8.1 Cholesky分解55

2.8.2 LU分解56

2.8.3 QR分解56

2.8.4 Schur分解58

2.8.5实Schur分解转化成复Schur分解58

2.8.6特征值分解58

2.8.7奇异值分解59

2.8.8广义奇异值分解59

2.8.9特征值问题的QZ分解60

2.8.10海森伯格形式的分解60

2.9特征值与特征向量61

2.9.1特征值与特征向量的求法61

2.9.2提高特征值的计算精度62

2.9.3复对角矩阵转化为实对角矩阵62

2.9.4正交基63

2.10小结63

2.11习题63

第3章 MATLAB程序设计基础65

3.1 For循环65

3.2 While循环67

3.3 If-else-End结构67

3.4 switch分支结构68

3.5 try-catch结构69

3.6 input命令70

3.7 continue命令71

3.8 break命令71

3.9函数的基本结构71

3.10综合实例73

3.10.1随机序列产生程序73

3.10.2倒立摆系统的模型建立74

3.11小结74

3.12习题75

第4章 MATLAB求解数学问题77

4.1符号表达式的生成77

4.2符号方程的求解78

4.3极限79

4.3.1单变量函数的极限79

4.3.2多变量函数的极限80

4.4导数和微分80

4.4.1导数和高阶导数80

4.4.2高阶混合偏导数81

4.4.3复合函数求导81

4.4.4隐函数求偏导81

4.4.5参数方程求导82

4.4.6导数的应用82

4.4.7梯度计算和方向导数83

4.5积分84

4.5.1不定积分84

4.5.2定积分与无穷积分84

4.5.3重积分85

4.5.4数值积分85

4.6曲线积分的MATLAB运算86

4.6.1第一类曲线积分86

4.6.2第二类曲线积分86

4.7曲面积分的MATLAB运算86

4.7.1第一类曲面积分87

4.7.2第二类曲面积分87

4.8函数的零点88

4.8.1一元函数的零点88

4.8.2多元函数的零点88

4.9一元函数极值89

4.10级数90

4.10.1级数的求和与审敛91

4.10.2泰勒展开91

4.11微分方程问题的计算机求解92

4.12概率统计93

4.12.1随机变量及其分布93

4.12.2随机变量函数的分布97

4.12.3随机变量的数字特征97

4.12.4参数估计99

4.12.5假设检验100

4.12.6方差分析102

4.13插值105

4.13.1一维数据的插值问题105

4.13.2二维网格数据的插值问题105

4.13.3二维一般分布数据的插值问题108

4.14曲线拟合108

4.14.1多项式拟合109

4.14.2函数线性组合的曲线拟合方法110

4.14.3最小二乘曲线拟合110

4.14.4曲线拟合图形界面111

4.15小结112

4.16习题113

第5章 MATLAB的图视化功能115

5.1 MATLAB的图视化概论115

5.2二维图形115

5.2.1 plot函数115

5.2.2坐标系定制116

5.2.3极坐标图118

5.2.4对数坐标图形118

5.2.5二维曲线的图视效果强化118

5.2.6特殊二维图形120

5.2.7隐函数绘图127

5.3三维图形128

5.3.1 plot3（三维直线函数）128

5.3.2三维曲面129

5.3.3其他三维图形131

5.3.4三维图形辅助图视效果132

5.4超维图形表达136

5.4.1 slice命令136

5.4.2切面等位线图137

5.5图的结构138

5.6图形句柄的操作139

5.6.1创建图形对象139

5.6.2访问和使用图形对象的句柄141

5.6.3图形对象的操作142

5.7应用实例143

5.7.1分岔现象实例143

5.7.2 BP算法训练神经网络144

5.7.3改进的BP神经网络算法145

5.7.4用MATLAB模拟防汛检测系统149

5.7.5用MATLAB模拟地下抽水机149

5.7.6用MATLAB模拟台球比赛150

5.8小结152

5.9习题152

第6章 图形用户界面（GUI ）153

6.1 GUI对象层次结构153

6.2使用M文件创建GUI对象155

6.3使用GUIDE创建GUI对象157

6.4使用GUIDE创建自定义菜单163

6.5小结164

6.6习题165

第7章 SIMULINK仿真操作166

7.1 SIMULINK简介166

7.1.1 SIMULINK的窗体介绍166

7.1.2一个MATLAB／SIMULINK库自带的演示实例167

7.1.3创建一个MATLAB实例168

7.2 SIMULINK的基本操作169

7.3 SIMULINK的基本模块简介171

7.4连续系统建模181

7.4.1线性系统181

7.4.2非线性系统184

7.5子系统的创建及封装技术188

7.5.1使用Subsystems模块创建子系统188

7.5.2通过压缩已有的模块创建子系统188

7.5.3使用if子系统模块创建系统188

7.5.4使用while子系统模块创建系统190

7.5.5条件执行子系统190

7.5.6模块封装技术193

7.6离散时间系统和混合系统194

7.6.1逻辑模块Logical Operator194

7.6.2初值设计模块IC195

7.6.3单位延时模块Unit Delay和零阶保持器Zero-Order Hold195

7.7 SIMULINK的分析工具196

7.7.1 Sim， Simset命令及示例196

7.7.2模型线性化198

7.7.3系统平衡点分析200

7.8 SIMULINK综合实例201

7.8.1 SIMULINK模型和MATLAB指令配合使用201

7.8.2仿真模型和优化指令的协调204

7.8.3不同解算器处理Stiff系统时表现205

7.8.4代数环的形成206

7.8.5代数环的处理207

7.9 S函数的设计及应用208

7.9.1 S函数模板说明208

7.9.2 S函数示例211

7.10 SimPowerSystems电力系统专业模块简介215

7.11小结217

7.12习题217

第8章MATLAB应用程序219

8.1悬吊式起重机动力学仿真219

8.1.1悬吊式起重机动力学方程219

8.1.2悬吊式起重机动力学SIMULINK建模219

8.1.3建立子系统220

8.1.4悬吊式起重机动力学SIMULINK仿真221

8.2模糊控制程序222

8.3使用MATLAB统计数据224

8.4基于MATLAB的图像平滑226

8.4.1邻域平均法226

8.4.2中值滤波法227

8.4.3空间低通228

8.4.4频域低通228

8.4.5程序清单231

8.5一种基于肤色分割和匹配的人脸识别235

8.5.1将RGB空间转换为YcbCr空间235

8.5.2将彩色图像转换为灰度图像235

8.5.3消除噪声236

8.5.4对图像做填孔处理236

8.5.5图像重构236

8.5.6再处理236

8.5.7进一步确定人脸区域237

8.5.8边缘检测237

8.6非线性二联机系统的跟踪控制239

8.7小结242

8.8习题242

第9章 MATLAB实验部分243

实验一 MATLAB环境熟悉及基本操作243

实验二 数组（矩阵）及其运算246

实验三 M文件及MATLAB程序设计248

实验四 MATLAB的数学问题求解250

实验五 MATLAB绘图的基本操作258

实验六 MATLAB及SIMULINK使用练习261

参考文献266