精通MATLAB(MATLAB應用技術)

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精通matlab(MATLAB應用技術)

本書針對中高級MATLAB用戶，系統詳盡地介紹MATLAB最新軟件和工具箱的高級功能和應用技巧，通過大量的實例循序漸進地將作者在長期實踐過程中積累的經驗和心得融入書中，讀者通過該書可以快速掌握MATLAB的應用技巧，從而解決工程中的實際問題。
本書主要內容包括：MATLAB的使用基礎，主要介紹一些基礎知識，包括窗口環境、數值計算、符號運算、圖形可視化、程序設計等；MATLAB科學計算，包括非線性方程、插值逼近、數值微分積分、常微分方程等；MATLAB高級程序設計，介紹MATLAB程序設計的實踐經驗；MATLAB常用工具箱，講述常用工具箱的高級實用技術，重點講述統計、信號處理、控制、圖像處理等；Simulink高級仿真技術，重點講述程序設計中的技巧、設置和注意事項，包括多個專用模塊集；MATLAB界面高級設計技術；MATLAB高級接口技術，包括編譯器和建造器，各種軟件接口等。
本書可以作為廣大在校本科生和研究生的教學用書，也可以作為廣大科研學者、工程技術人員掌握和精通MATLAB的自學用書和解決工程實際問題的參考用書。
目錄：
第1章 MATLAB基礎 1
1.1 MATLAB簡介 1
1.1.1 MATLAB發展史 1
1.1.2 MATLAB軟件主要特點 2
1.1.3 MATLAB軟件共生產品 3
1.1.4 MATLAB軟件組成 5
1.2 MATLAB軟件安裝、界面和幫助 8
1.2.1 MATLAB R2007a系統軟、硬件資源的要求 8
1.2.2 MATLAB軟件安裝 8
1.2.3 認識MATLAB R2007a環境 9
1.2.4 MATLAB R2007a的幫助系統 17
1.3 通過實例瞭解MATLAB 20
1.3.1 命令行程序 20
1.3.2 MATLAB繪圖 22
1.3.3 M文件的編寫 23
1.3.4 GUI示例 24
1.3.5 使用Simulink進行系統仿真 25
1.4 MATLAB學習技巧 26
第2章 MATLAB數組和矩陣 29
2.1 基礎知識 29
2.1.1 數據類型 29
2.1.2 矩陣和數組的概念 33
2.1.3 常量和變量 34
2.1.4 數值計算應用的例子 35
2.2 數組及其運算 36
2.2.1 數組的創建 36
2.2.2 數組的尋訪和賦值 38
2.2.3 數組運算 40
2.2.4 元胞數組 42
2.2.5 結構數組 45
2.3 向量及其運算 47
2.3.1 向量的創建 47
2.3.2 向量的基本運算 47
2.4 矩陣運算及其應用 49
2.4.1 矩陣的創建 50
2.4.2 矩陣的基本操作 51
2.4.3 特殊矩陣 53
2.4.4 稀疏矩陣及其應用 56
2.4.5 矩陣的基本數值運算及其應用 58
2.4.6 矩陣的特徵參數運算及其應用 62
2.4.7 矩陣的分解運算及其應用 65
第3章 MATLAB常用運算 69
3.1 符號運算 69
3.1.1 符號表達式 70
3.1.2 符號表達式的操作與代數運算 73
3.1.3 符號精度的控制 80
3.1.4 符號矩陣及其運算 81
3.1.5 符號微積分與積分變換 83
3.1.6 符號函數可視化 90
3.1.7 符號方程求解 93
3.1.8 Maple函數 98
3.2 關係運算及邏輯運算 102
3.2.1 關係運算符與邏輯運算符 103
3.2.2 運算符優先級 104
3.2.3 關係和邏輯函數 104
3.2.4 關係和邏輯運算實例 105
3.3 多項式及其運算 105
3.3.1 多項式求值 106
3.3.2 多項式求根 106
3.3.3 部分分式展開 107
3.3.4 多項式乘除 107
3.3.5 多項式的微積分 108
第4章 MATLAB高級繪圖技術 109
4.1 二維圖形繪製 109
4.1.1 基本二維繪圖 110
4.1.2 特殊二維繪圖 112
4.1.3 二維繪圖的進階功能 119
4.1.4 線型、頂點標記和顏色 120
4.1.5 分格線控制和圖形標注 122
4.1.6 屏幕刷新 125
4.2 三維圖形繪製 126
4.2.1 基本三維繪圖 126
4.2.2 特殊三維繪圖 131
4.2.3 三維繪圖功能進階 137
4.2.4 透明度作圖 141
4.2.5 立體可視化 142
4.2.6 輕鬆繪製三維圖形 147
4.3 圖形色彩處理 148
4.3.1 顏色映像原理 148
4.3.2 顏色映像的應用 149
4.4 MATLAB句柄式圖形 152
4.4.1 圖形對象和句柄式圖形簡介 153
4.4.2 常用圖形對象創建及其屬性介紹 157
4.4.3 圖形對象句柄的獲取 166
4.4.4 對象屬性的獲取 167
4.4.5 對象屬性的設置 168
4.5 MATLAB圖像顯示技術 172
4.5.1 圖像簡介 173
4.5.2 圖像的讀取 174
4.5.3 圖像的顯示 176
4.6 動畫製作 176
4.6.1 以質點運動軌跡的方式呈現動畫 176
4.6.2 以旋轉顏色映像的方式呈現動畫 177
4.6.3 以電影播放的方式呈現動畫 178
4.6.4 以對象的方式呈現動畫 179
第5章 科學計算與應用 181
5.1 插值與擬合 181
5.1.1 一維插值問題 181
5.1.2 二維插值問題 183
5.1.3 樣條插值 187
5.1.4 曲線擬合 188
5.2 數值積分與數值微分 192
5.2.1 數值積分 192
5.2.2 數值微分 194
5.3 求解線性方程組 197
5.3.1 齊次線性方程組的求解 197
5.3.2 非齊次線性方程組的求解 198
5.3.3 線性方程組的迭代計算 202
5.4 求解非線性方程和方程組 205
5.4.1 求解 的MATLAB符號法 205
5.4.2 方程 數值解的MATLAB實現 207
5.4.3 求解非線性方程組的數值解 209
5.5 方陣特徵值和特徵向量的計算 210
5.5.1 求矩陣特徵值的有關指令 211
5.5.2 QR算法與矩陣的正交分解指令qr 213
5.6 常微分方程的求解 215
5.6.1 求解常微分方程的MATLAB符號法 215
5.6.2 常微分方程的數值解 218
5.7 求解偏微分方程 225
5.7.1 偏微分方程組求解 225
5.7.2 二階偏微分方程的數學描述 227
5.7.3 偏微分方程求解界面簡介 229
5.8 最優化問題 232
5.8.1 無約束最優化問題求解 232
5.8.2 有約束最優化問題求解 236
5.8.3 基於遺傳算法的最優化 239
第6章 Simulink仿真高級技術 251
6.1 Simulink入門 252
6.1.1 Simulink功能 252
6.1.2 Simulink運行方法及編輯窗口 253
6.1.3 Simulink模塊庫 256
6.1.4 Simulink模塊基本操作 264
6.1.5 Simulink仿真參數設置 272
6.1.6 Simulink模型保存與打印 276
6.2 Simulink模型調試 279
6.2.1 圖形調試器基礎 279
6.2.2 使用圖形調試器調試模型 281
6.2.3 使用命令行方式調試模型 284
6.3 Simulink子系統建立與封裝技術 289
6.3.1 子系統建立 289
6.3.2 條件執行子系統建立 290
6.3.3 子系統封裝方法與實例 301
6.4 Simulink仿真命令與回調方法 308
6.4.1 Simulink模型構造與編輯命令 308
6.4.2 Simulink模型仿真命令 314
6.4.3 模型與模塊的回調方法 317
6.5 S-函數 319
6.5.1 S-函數基本概念 320
6.5.2 S-函數工作原理 322
6.5.3 用M文件編寫S-函數 323
6.5.4 用C MEX文件編寫S-函數 333
6.5.5 S-函數創建器的使用 338
6.6 Stateflow原理與應用 344
6.6.1 Stateflow原理 344
6.6.2 Stateflow應用基礎 344
6.6.3 Stateflow常用命令 349
6.6.4 Stateflow建模方法及實例 349
6.7 Simulink模型的實時代碼生成技術 354
6.7.1 Real-time Workshop介紹 354
6.7.2 Simulink模型的普通實時程序生成方法與實例 358
6.7.3 Simulink模型實時代碼生成方法與實例 366
第7章 MATLAB的工程應用 369
7.1 MATLAB與信號處理 369
7.1.1 MATLAB實現信號變換 370
7.1.2 MATLAB實現數字濾波 372
7.1.3 MATLAB實現功率譜估計 373
7.1.4 小波變換在語音信號處理中的應用 375
7.1.5 MATLAB實現SAR信號處理 376
7.2 MATLAB與圖像處理 380
7.2.1 圖像變換 380
7.2.2 MATLAB實現圖像的邊緣檢測 382
7.2.3 MATLAB在汽車牌照識別系統中的應用 384
7.3 MATLAB與控制工程 386
7.3.1 控制系統建模與分析 389
7.3.2 波特圖滯後—超前校正設計 390
7.3.3 PID控制器設計 395
7.3.4 Kalman濾波器 398
7.3.5 基於LQR的直升機飛行控制系統設計 399
第8章 MATLAB高級程序設計技術 407
8.1 M文件編程基礎 407
8.1.1 M文件簡介 407
8.1.2 M文件的分類 409
8.1.3 MATLAB控制流 418
8.1.4 函數調用和變量傳遞 428
8.1.5 數據導入與導出 433
8.1.6 實例分析 438
8.2 M文件編程的技巧 447
8.2.1 命令和函數的語法 447
8.2.2 獲取幫助 448
8.2.3 M文件函數 449
8.2.4 程序開發 450
8.2.5 變量 451
8.2.6 字符串 451
8.2.7 表達式求值 453
8.2.8 MATLAB路徑 453
8.2.9 程序控制 454
8.2.10 矩陣的操作 456
8.3 MATLAB類和面向對象編程 459
8.3.1 類和對象 459
8.3.2 創建類和對象 459
8.3.3 重載 462
8.3.4 繼承 464
8.3.5 聚集 470
8.3.6 對象保存與裝載 472
8.3.7 對象優先級 472
8.4 改善運行效率與內存利用 473
8.4.1 程序性能分析 473
8.4.2 提高運行效率 474
8.4.3 改善內存利用 478
8.5 M文件調試與剖析 480
8.5.1 錯誤處理（Error Handling） 480
8.5.2 直接調試法 482
8.5.3 調試器的使用 483
8.5.4 M文件性能剖析 485
8.6 定時器規劃程序執行 486
8.6.1 MATLAB定時器 486
8.6.2 創建定時器 487
8.6.3 讀取和設置屬性 487
8.6.4 啟動和停止定時器 489
8.6.5 創建和執行回調函數 489
8.6.6 定時器執行模式 490
第9章 高級圖形用戶界面設計 493
9.1 入門 493
9.2 圖形用戶界面設計工具 496
9.2.1 對象編輯器（Layout Editor） 497
9.2.2 對象位置調整工具（Align Objects） 498
9.2.3 菜單編輯器（Menu Editor） 499
9.2.4 Tab順序編輯器（Tab Order Editor） 500
9.2.5 M-file編輯器（M-file Editor） 500
9.2.6 對象屬性編輯器（Property Inspector） 501
9.2.7 對象瀏覽器（Object Browser） 501
9.3 對話框 502
9.3.1 公共對話框 502
9.3.2 一般對話框 507
9.4 界面菜單 512
9.4.1 創建菜單 512
9.4.2 菜單屬性 514
9.5 用戶控件 519
9.5.1 MATLAB控件介紹 519
9.5.2 控件的創建 521
9.5.3 控件的屬性及設置 522
9.5.4 鼠標操作 530
9.6 圖形用戶界面編程 531
9.6.1 全局變量 531
9.6.2 用戶數據屬性（UserData） 532
9.6.3 腳本式M-file編程 533
9.6.4 函數式M-file編程 534
9.7 圖形用戶界面設計原則和一般步驟 536
9.7.1 GUI的設計原則 536
9.7.2 GUI設計的一般步驟 537
9.8 圖形用戶界面設計實例 539
第10章 MATLAB高級接口技術 549
10.1 MATLAB外部接口概述 549
10.1.1 外部接口概述 549
10.1.2 MEX文件 550
10.1.3 MAT文件 551
10.1.4 MATLAB計算引擎 551
10.1.5 MATLAB編譯器 552
10.1.6 MATLAB COM和DDE編程 552
10.1.7 MATLAB Web服務 552
10.1.8 Excel、Java和.NET生成器 553
10.1.9 MATLAB硬件接口 553
10.1.10 MATLAB外部接口 553
10.2 MATLAB MEX文件 556
10.2.1 MATLAB的MEX文件 556
10.2.2 MEX文件系統設置 558
10.2.3 C語言MEX文件的建立 559
10.2.4 Visual C++中建立MEX文件及調試 581
10.3 MATLAB MAT文件 585
10.3.1 數據輸入/輸出 585
10.3.2 MAT文件格式 586
10.3.3 MAT文件編程 587
10.4 MATLAB計算引擎 594
10.4.1 MATLAB計算引擎 594
10.4.2 計算引擎庫函數 595
10.4.3 計算引擎編程 598
10.4.4 Visual C++建立與調試計算引擎程序 603
10.4.5 工程實例分析 605
10.5 MATLAB COM和DDE編程 610
10.5.1 MATLAB COM概述 611
10.5.2 MATLAB COM客戶端編程 612
10.5.3 MATLAB COM自動化服務器編程 615
10.5.4 MATLAB DDE編程 618
10.6 MATLAB編譯器 621
10.6.1 MATLAB編譯器概述 621
10.6.2 安裝與配置 623
10.6.3 命令行方式 623
10.6.4 圖形用戶界面方式 623
10.6.5 應用實例 626
10.7 MATLAB硬件接口技術 634
10.7.1 MATLAB串口接口概述 634
10.7.2 MATLAB串口通信編程 635
10.7.3 編程實例 639
10.8 MATLAB Web服務 641
10.8.1 MATLAB Web服務使用 641
10.8.2 創建有Web服務的MATLAB應用程序 642
10.9 MATLAB與Excel接口 644
10.9.1 MATLAB Excel link 645
10.9.2 MATLAB Excel生成器 650
10.10 MATLAB Java生成器 656
10.10.1 Java生成器創建組件 656
10.10.2 Java生成器編程 658
10.10.3 打包和發佈Java應用程序 660
10.10.4 應用實例 661
10.11 MATLAB .NET生成器 663
10.11.1 .NET生成器概述 663
10.11.2 創建 .NET組件 664
10.11.3 .NET生成器編程 665
10.11.4 應用實例 669

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