MatLab工程基础应用教程

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前言
第1章 MATLAB工程基础概述 1
1.1 MATLAB的安装过程与2014a版新功能介绍 1
1.1.1 MATLAB的安装过程 1
1.1.2 MATLAB2014a版新功能介绍 6
1.2 MATLAB操作界面与简单操作 6
1.2.1 启动MATLAB操作界面 6
1.2.2 简单举例 7
1.3 MATLAB文件操作 9
1.3.1 文件基本操作 9
1.3.2 文件路径设置 9
1.3.3 文件数据输入 10
1.3.4 文件打印操作 10
1.3.5 文本编辑操作 11
1.3.6 MATLAB参数设置操作 11
1.3.7 常用工具栏操作 11
1.4 工程中常用的通用MATLAB命令 12
1.4.1 命令执行窗口通用命令 12
1.4.2 文本通用命令 13
1.4.3 通用符号命令 14
1.4.4 键盘符号通用命令 14
1.5 MATLAB帮助菜单的使用 15
1.5.1 从MATLAB帮助窗口获得帮助信息 15
1.5.2 在MATLAB命令窗口中输入帮助命令 15
1.5.3 MATLAB在线帮助 18
1.5.4 利用函数浏览器获得帮助 18
1.6 MATLAB工程基础应用的简单示例 18
1.6.1 MATLAB工程文件操作 18
1.6.2 MATLAB工程文件信息帮助 20
1.6.3 工程中的计算与编程示例 20
本章小结 22
习题 22
第2章 MATLAB计算基础工程应用 23
2.1 工程中的算术运算与操作符 23
2.1.1 工程中所用的算术运算 23
2.1.2 工程中可用的操作符 28
2.2 工程中常用的数据格式 30
2.3 关系运算与逻辑运算 31
2.3.1 关系运算 31
2.3.2 逻辑运算（含逻辑函数） 33
2.4 字符串操作 37
2.4.1 字符串基本操作 37
2.4.2 字符串转换 39
2.4.3 字符串函数 40
2.5 MATLAB函数及特殊函数简介 41
2.5.1 常用计算函数 41
2.5.2 三角函数 42
2.5.3 常用的矩阵函数 43
2.6 M文件与M函数 44
2.6.1 M文件 44
2.6.2 M函数 46
2.6.3 全局变量与局部变量 50
2.7 MATLAB的基本程序结构 50
2.7.1 顺序结构 51
2.7.2 循环结构 52
2.7.3 条件结构 52
2.7.4 试探结构 55
2.8 MATLAB计算基础的工程应用 56
2.8.1 MATLAB结构尺寸计算 56
2.8.2 MATLAB力学分析计算 57
2.8.3 MATLAB工程问题的编程示例 59
2.8.4 MATLAB编程技巧 60
本章小结 61
习题 61
第3章 工程中符号运算与数值运算 62
3.1 创建符号变量、实数、复数与正符号数 62
3.1.1 创建符号变量与符号表达式 62
3.1.2 创建符号实数、纯虚数、复数以及正符号数 65
3.2 创建符号方程和符号矩阵 67
3.2.1 创建符号方程 67
3.2.2 创建符号矩阵 67
3.3 符号变量、数值变量和字符变量的互换 69
3.4 符号函数 71
3.4.1 表达式操作符号函数 72
3.4.2 创建符号函数 74
3.4.3 符号函数的操作 75
3.5 工程中的符号微积分与数值微积分 76
3.5.1 符号微积分及其工程示例 76
3.5.2 数值微积分及其工程示例 79
3.6 符号积分变换 81
3.6.1 Fourier变换及其反变换 81
3.6.2 LapLace变换及其逆变换 82
3.6.3 Z变换及其逆变换 83
3.7 求解代数方程组 84
3.7.1 求解代数方程 84
3.7.2 求解代数方程组 85
3.7.3 求解线性方程组 85
3.8 求解常微分方程 86
3.8.1 求解单个常微分方程 86
3.8.2 求解微分方程组 86
3.9 工程数值运算 87
3.9.1 工程中的代数方程（组）运算 87
3.9.2 工程中的微分方程（组）运算 89
3.9.3 工程中的积分运算 89
本章小结 91
习题 91
第4章 工程数据分析与数值分析 92
4.1 基本数据分析函数 92
4.2 常用数据分析函数 94
4.2.1 绘制函数曲线 94
4.2.2 极值 95
4.2.3 求函数零点 96
4.2.4 有限差分 96
4.3 测试数据插值 97
4.3.1 测试数据的一维插值 97
4.3.2 测试数据的二维插值 99
4.3.3 测试数据的样条插值 100
4.4 测试数据曲线拟合 101
4.4.1 MATLAB曲线拟合基础 101
4.4.2 利用图形界面进行试验数据的 曲线拟合 102
4.4.3 拟合残差图形绘制 104
4.4.4 测试数据预测 105
4.5 多项式 107
4.5.1 多项式的表示与创建 107
4.5.2 多项式的四则运算（加、减、乘、除） 109
4.5.3 多项式的因式分解 111
4.5.4 多项式的微积分 111
4.5.5 多项式的有理分式 112
4.6 工程数值计算 112
4.6.1 fplot函数 112
4.6.2 函数极值 113
4.6.3 函数零点 114
4.7 工程优化问题 116
4.7.1 函数最值 116
4.7.2 极小值最大值优化问题 117
4.7.3 非线性无约束优化 118
4.7.4 约束条件下的非线性优化 118
4.8 工程中的数据分析与数值分析 121
4.8.1 工程中的数据分析 121
4.8.2 工程中的数值分析 122
本章小结 124
习题 125
第5章 工程图形绘制 126
5.1 图形窗口的创建与控制 126
5.1.1 图形窗口的创建与控制 126
5.1.2 多重子图形窗口的创建 126
5.2 工程数据与工程拟合函数的可视化 127
5.2.1 工程数据的可视化 127
5.2.2 连续函数和离散函数的可视化 128
5.3 二维工程曲线图形绘制 129
5.3.1 绘制二维图形的基本命令 129
5.3.2 二维专业绘图命令 133
5.3.3 交互式绘图与屏幕刷新 138
5.4 三维图形绘制与复数的图形 绘制 140
5.4.1 三维图形绘制 140
5.4.2 复数的图形绘制 143
5.5 工程曲线图形标注 145
5.5.1 标注数轴与标题 145
5.5.2 工程曲线图形标注 145
5.5.3 工程图例标注 145
5.5.4 图形网格线 145
5.6 其他格式图形读取与显示 146
5.6.1 其他格式图形读取命令imread 146
5.6.2 其他格式图形显示命令image 146
本章小结 147
习题 147
第6章 MATLAB与常用软件的接口 148
6.1 数据的输入与输出 148
6.1.1 键盘输入数据 148
6.1.2 屏幕显示数据 149
6.1.3 数据文件的存储与加载 149
6.1.4 格式化文本文件的写入与打开 149
6.1.5 二进制文本文件的存储与读取 150
6.1.6 数据文件的存储与读取 150
6.2 函数句柄 151
6.3 MATLAB与C/C++应用程序的接口 151
6.3.1 MATLAB与C应用程序的接口 152
6.3.2 MATLAB与Visual C++应用程序的接口 154
6.4 MATLAB与Micorsoft Excel的接口 160
6.4.1 安装和使用Excel link插件 160
6.4.2 Excel link插件的函数简介 161
6.4.3 利用Excel link链接MATLAB和Micorsoft Excel实例 162
6.5 MATLAB与Microsoft Word的相互调用 163
6.6 MATLAB与Visual Basic应用程序接口 167
6.6.1 MATLAB的COM生成器创建 组件的过程 167
6.6.2 COM组件在计算机中的部署 169
6.6.3 创建Visual Basic工程 169
6.6.4 Visual Basic中调用由MATLAB生成的COM组件 170
6.6.5 利用Matrix VB实现VB中调用 MATLAB 170
本章小结 177
习题 177
第7章 Simulink图形化仿真简介 178
7.1 Simulink的启动与运行 178
7.2 Simulink仿真基本操作 179
7.2.1 Simulink模型库的打开与关闭 179
7.2.2 模块的基本操作 180
7.2.3 Simulink模型的仿真步骤 181
7.2.4 Simulink模型的调用与保存 183
7.3 Simulink模型创建举例 183
7.3.1 Simulink模型仿真窗口介绍 183
7.3.2 Simulink模型仿真举例 184
7.4 创建与封装子系统 188
7.4.1 创建子系统 188
7.4.2 将自建子系统模块添加至系统 子模块库 190
7.4.3 封装子系统 191
7.4.4 修改子系统 193
7.4.5 Ports&subsystems子系统简介 193
7.4.6 保存与调用子系统 194
7.5 连续系统建模 194
7.5.1 连续系统的基本概念 194
7.5.2 连续系统的数学描述 194
7.5.3 连续系统的Simulink描述 195
7.5.4 线性连续系统建模 195
7.6 离散系统建模 199
7.6.1 离散系统的概念 199
7.6.2 离散系统的数学描述 199
7.6.3 离散系统的Simulink描述 200
7.6.4 线性离散系统建模 201
7.7 简单工程电路的建模与仿真 203
本章小结 206
习题 206
第8章 图形用户界面 207
8.1 GUI概述 207
8.1.1 GUI的基本概念 207
8.1.2 GUI的层次结构 207
8.1.3 利用GUIDE创建GUI 208
8.1.4 利用编程创建GUI 209
8.2 图形界面对象 209
8.2.1 图形对象的结构 210
8.2.2 图形对象的属性 212
8.2.3 图形对象的操作 218
8.3 图形界面菜单设计及GUIDE概述 222
8.3.1 图形界面菜单设计 222
8.3.2 GUIDE界面简介 229
8.3.3 GUIDE常用组件及举例 230
8.4 工程中GUI应用举例 242
本章小结 244
习题 245
第9章 GUI设计与工程应用 246
9.1 GUI的设计原则、方法与步骤 246
9.2 GUI界面设计工具简介 247
9.2.1 GUI设计界面 247
9.2.2 GUI设计编辑器 247
9.3 GUI的设计与运行 248
9.3.1 GUI设计工具简介 248
9.3.2 GUI程序存储 252
9.3.3 GUI的运行 252
9.4 GUI对话框 253
9.4.1 普通对话框 254
9.4.2 颜色设置对话框 255
9.4.3 字体设置对话框 255
9.4.4 文件名处理和帮助对话框 257
9.4.5 输入、消息显示和列表对话框 259
9.4.6 提问、出错和警告对话框 261
9.5 GUI转换成.exe独立可执行文件 262
9.5.1 利用Lcc-win32编译器生成.exe可执行文件 263
9.5.2 利用Deployment Tool工具生成.exe可执行文件 265
9.6 发布GUI应用程序 267
9.7 GUI工程应用 268
本章小结 273
习题 273
第10章 MATLAB工程基础的应用 274
10.1 MATLAB工程基础在工程计算中的应用 274
10.2 MATLAB工程基础在机械工程设计中的应用 277
10.3 MATLAB工程基础在产品质量检验中的应用 282
10.4 MATLAB工程基础在工程电路计算与分析中的应用 285
本章小结 287
习题 288
附录 MATLAB常用命令 289
参考文献 291