仿真建模與MATLAB實用教程

《仿真建模與MATLAB實用教程》是2015年11月清華大學出版社出版的圖書，作者是潘巍、章興武。

基本介紹

• 書名：仿真建模與MATLAB實用教程
• 作者：潘巍、章興武
• ISBN：9787302411963
• 定價：44.50元
• 出版社：清華大學出版社
• 出版時間：2015年11月

內容簡介

MATLAB語言是目前世界上最為流行的科學計算語言之一。通過本書的學習，讀者不僅能運用MATLAB語言進行科學計算，還能利用Simulink仿真工具完成系統的建模與分析。全書分為12章，內容包括MATLAB入門，MATLAB的數據與數據類型，數組、矩陣及其運算，MATLAB的程式設計，MATLAB的數值計算，MATLAB的檔案操作，MATLAB的繪圖，圖形用戶界面（GUI）的設計與實現，Simulink概述，常用模組庫及數據的導入導出，動態系統的仿真與分析，子系統等。

本書針對通識選修類、電子信息類或計算機科學與技術類的本科生和研究生而編寫，內容豐富，實例典型，實用性強，既可作為MATLAB仿真建模的教材，也可作為廣大科研和工程技術人員的參考書。

圖書目錄

第1章MATLAB入門/1

1.1MATLAB簡介1

1.1.1MATLAB的由來1

1.1.2MATLAB的發展1

1.1.3MATLAB語言的特點2

1.1.4MATLAB的組成6

1.1.5Simulink簡介8

1.2MATLAB的開發環境9

1.2.1開發環境概覽9

1.2.2命令視窗10

1.2.3工作空間13

1.2.4歷史命令14

1.2.5工作14

1.2.6編輯器15

1.2.7設定路徑15

1.3MATLAB的線上幫助17

1.3.1利用命令視窗獲得幫助17

1.3.2利用幫助瀏覽器獲得幫助18

第2章MATLAB的數據與數據類型/21

2.1數據的基本概念21

2.1.1標量與向量21

2.1.2數組與矩陣21

2.1.3實數與複數21

2.1.4常量與變數22

2.1.5變數的命名規則22

2.2數據的類型23

2.2.1使用數據時的注意事項23

2.2.2數值型26

2.2.3字元型30

2.2.4邏輯型35

2.2.5結構體型38

2.2.6元胞型39

2.3數據類型的轉換40

2.3.1數值型數據之間的類型轉換40

2.3.2非負整數的進制轉換41

2.3.3數值型與字元型數據的轉換42

2.3.4元胞型與其他數據類型的轉換42

第3章數組、矩陣及其運算/44

3.1數組的創建44

3.1.1數組的創建44

3.1.2特殊數組的創建45

3.1.3數組的大小47

3.1.4數組的訪問47

3.1.5數組的組合、擴充、拆分與重組48

3.2數組的運算51

3.2.1關係運算51

3.2.2邏輯運算52

3.2.3數組的四則運算53

3.2.4數組的集合運算54

3.3矩陣的運算55

3.3.1加減運算55

3.3.2乘法運算55

3.3.3除法運算58

3.3.4乘方運算59

3.4矩陣的求值運算60

3.4.1計算矩陣的行列式值60

3.4.2計算矩陣的逆與偽逆61

3.4.3計算矩陣的秩61

3.4.4計算矩陣的跡61

3.4.5計算向量和矩陣的範數62

3.4.6計算矩陣的條件數63

3.4.7計算矩陣的最大無關組64

3.4.8計算矩陣的特徵值與特徵向量64

3.4.9計算矩陣的正交基65

3.5矩陣的特殊運算65

3.5.1矩陣的轉置65

3.5.2矩陣的旋轉66

3.5.3抽取對角線元素67

3.5.4抽取上下三角陣68

3.6特殊矩陣68

3.6.1希爾伯特矩陣68

3.6.2范德蒙德矩陣69

3.6.3特普利茨矩陣69

3.6.4伴隨矩陣70

3.6.5帕斯卡矩陣70

3.6.6稀疏矩陣71

3.7矩陣的分解73

3.7.1三角分解73

3.7.2奇異值分解74

3.7.3正交分解75

3.7.4Cholesky分解76

3.7.5Schur分解76

3.7.6特徵值分解77

第4章MATLAB的程式設計/78

4.1程式控制結構79

4.1.1順序結構79

4.1.2選擇結構80

4.1.3循環結構85

4.2程式的流程控制87

4.2.1continue命令87

4.2.2break命令88

4.2.3return命令88

4.3trycatch結構89

4.4M檔案90

4.4.1M檔案的命名規則90

4.4.2腳本檔案90

4.4.3函式檔案91

4.5函式類型91

4.5.1主函式92

4.5.2子函式92

4.5.3嵌套函式93

4.5.4私有函式96

4.5.5重載函式98

4.5.6匿名函式98

4.5.7利用全局變數傳遞參數99

4.6程式的最佳化100

4.6.1用數組運算取代循環100

4.6.2儘量調用MATLAB函式101

4.6.3使用循環時的注意事項102

4.7實例分析103

第5章MATLAB的數值計算/108

5.1多項式的計算108

5.1.1生成多項式108

5.1.2多項式的加減乘除109

5.1.3多項式的求導109

5.1.4多項式的求值110

5.1.5多項式的求根111

5.2插值計算111

5.2.1一維數據的插值112

5.2.2二維數據的插值113

5.2.3一般分布的二維數據插值117

5.3曲線擬合118

5.3.1多項式擬合118

5.3.2最小二乘擬合119

5.4數據分析和統計122

5.4.1基本的數據分析和統計122

5.4.2協方差和相關係數129

5.5機率統計130

5.5.1隨機變數的分布與數字特徵130

5.5.2參數估計133

5.5.3假設檢驗134

5.5.4方差分析136

5.6數值積分138

5.6.1一元函式的數值積分138

5.6.2二元函式的數值積分139

5.7數值微分140

5.8方程的解141

5.8.1線性方程組的解141

5.8.2非線性方程的解143

5.8.3非線性方程組的解144

5.8.4無約束最最佳化問題145

5.8.5有約束最最佳化問題147

第6章MATLAB的檔案操作/148

6.1對Excel數據表和Lotus 123數據表的操作148

6.1.1對Excel數據表的操作148

6.1.2對Lotus 123數據表的操作152

6.2對圖像檔案的操作153

6.2.1檢查圖像檔案的相關信息154

6.2.2讀取圖像檔案154

6.2.3保存圖像檔案155

6.3對音頻和視頻檔案的操作156

6.3.1檢查音頻和視頻檔案的相關信息157

6.3.2讀取音頻和視頻檔案158

6.3.3保存音頻和視頻檔案159

6.4對ASCII檔案的操作160

6.4.1讀取ASCII檔案161

6.4.2寫入ASCII檔案165

6.5對MAT檔案的操作166

6.5.1讀取MAT檔案166

6.5.2寫入MAT檔案167

6.6用低端的I/O函式操作檔案167

6.6.1打開和關閉檔案168

6.6.2逐行讀取文本檔案169

6.6.3讀取二進制檔案170

6.6.4寫入二進制檔案171

6.6.5控制檔案句柄171

第7章MATLAB的繪圖/173

7.1基本二維繪圖173

7.2多圖繪製與圖形修飾177

7.2.1多圖繪製177

7.2.2圖形屬性的設定181

7.2.3圖形的輔助說明183

7.2.4設定坐標軸格線與坐標框187

7.3特殊二維繪圖命令189

7.3.1繪製區域圖190

7.3.2繪製條形圖192

7.3.3繪製羅盤圖193

7.3.4繪製彗星圖194

7.3.5繪製等高線圖194

7.3.6繪製誤差棒圖195

7.3.7繪製速度向量圖和向量場圖196

7.3.8繪製直方圖和餅圖197

7.3.9繪製填充圖和偽彩色圖198

7.3.10繪製火柴桿圖和階梯圖199

7.3.11繪製極坐標圖和對數坐標圖200

7.3.12ezplot和fplot繪圖201

7.4三維繪圖命令204

7.4.1派生的三維繪圖命令204

7.4.2mesh三維格線繪圖205

7.4.3surf三維曲面繪圖207

7.4.4標準三維曲面命令209

7.5三維繪圖的修飾210

7.5.1改變視角210

7.5.2設定光源213

7.5.3設定色圖214

第8章圖形用戶界面的設計與實現/217

8.1圖形對象基礎218

8.1.1圖形對象218

8.1.2圖形對象句柄219

8.1.3圖形對象屬性的獲取與設定220

8.2GUI基礎224

8.2.1啟動GUI224

8.2.2Layout編輯器224

8.2.3保存並運行GUI226

8.3設計GUI： 曲線繪製及屬性修改系統226

8.3.1任務11： 使用選單編輯器進行GUI設計226

8.3.2任務12： 為設計好的GUI編寫回調函式229

8.3.3任務13： 使用文本框、編輯框和按鈕實現用戶輸入參數234

8.3.4任務14： 使用Slider實現用戶輸入參數237

8.3.5任務15： 在不同的坐標軸上繪圖237

8.3.6任務16： 利用Check Box控制項實現加格線和去框線功能240

8.4設計GUI： 學生成績查詢系統242

8.4.1MATLAB預定義的對話框242

8.4.2任務21： 使用uigetfile獲取學生成績表的路徑和檔案名稱242

8.4.3任務22： 使用Listbox顯示學生姓名244

8.4.4任務23： 使用Popup Menu顯示課程名單245

8.4.5任務24： 從列表框中選擇要查看的學生姓名246

8.4.6任務25： 在表控制項中顯示查詢結果248

8.4.7任務26： 使用圖示設計器設計圖示250

8.4.8任務27： 使用工具列實現保存檔案功能251

8.5設計GUI： 使用ActiveX控制項252

第9章Simulink概述/255

9.1啟動Simulink255

9.2模型視窗介紹256

9.3建立模型257

9.3.1選擇模組257

9.3.2模組的操作257

9.3.3信號線的操作261

9.3.4對模型進行注釋263

9.3.5模型的縮放263

9.4運行模型264

9.5查看仿真結果264

9.5.1示波器參數的設定264

9.5.2信號的組合265

9.6向量和矩陣268

9.7保存和打開已有模型269

9.8處理大的模型269

9.9常用的仿真參數配置270

9.9.1Solver求解器271

9.9.2Solver選項卡的參數設定272

9.9.3Data Import/Export選項卡的參數設定275

9.9.4Optimization選項卡的參數設定276

9.9.5Diagnostics選項卡的參數設定277

第10章常用模組庫及數據的導入導出/279

10.1Simulink基本庫簡介279

10.2Sources信源庫與外部數據的導入280

10.2.1Sources信源庫介紹280

10.2.2外部數據的導入282

10.2.3從工作區導入模組參數286

10.3Sinks信宿庫與仿真數據的導出288

10.3.1Sinks信宿庫介紹288

10.3.2Floating Scope懸浮示波器289

10.3.3仿真數據的導出291

10.4UserDefined Functions庫293

第11章動態系統的仿真與分析/296

11.1連續系統296

11.1.1連續模組庫介紹296

11.1.2Integrator積分器297

11.1.3採用積分器進行連續系統的仿真300

11.1.4採用傳遞函式進行連續系統的仿真302

11.1.5採用零極點模組進行連續系統的仿真304

11.1.6採用狀態方程進行連續系統的仿真305

11.1.74種連續系統仿真方法的比較306

11.2離散系統307

11.2.1離散模組庫介紹307

11.2.2Unit Delay單位延遲模組308

11.2.3採用Unit Delay進行離散系統的仿真309

11.2.4採用傳遞函式進行離散系統的仿真310

11.2.5採用狀態空間進行離散系統的仿真311

11.2.6零階保持器311

11.2.7多速率的離散系統312

11.3命令行仿真313

11.3.1使用sim命令對系統進行仿真313

11.3.2獲取和設定仿真參數316

11.3.3確定模型的狀態318

11.3.4尋找模型的平衡點319

11.3.5模型的線性化322

第12章子系統/325

12.1子系統的建立與基本操作325

12.1.1建立子系統325

12.1.2子系統的基本操作328

12.2封裝子系統328

12.2.1封裝子系統328

12.2.2使用封裝子系統337

12.2.3修改封裝子系統338

12.3模組庫技術338

12.3.1建立模組庫338

12.3.2庫模組與引用塊的關聯339

12.3.3在庫瀏覽器中加入自建模組庫342

12.4Simulink自帶的子系統模組庫344

12.4.1Enable使能子系統344

12.4.2Trigger觸發子系統345

12.4.3觸發使能子系統346

12.4.4Switch Case子系統和Switch Case Action Subsystem子系統349

12.4.5If系統和If Action Subsystem子系統352