《基本科學計算的MATLAB實現》是2011年國防工業出版社出版的圖書,作者是黃忠霖。
基本介紹
- 書名:基本科學計算的MATLAB實現
- 作者:黃忠霖
- ISBN:9787118073089
- 定價:34.00元
- 出版社: 國防工業出版社
- 出版時間: 2011年3月1日
- 開本:16開
內容簡介
圖書目錄
第1章 MATLAB系統概述……………………1
1.1 MATLAB安裝與啟動……………………1
1.1.1 MATLAB7.5的安裝……………………1
1.1.2 Notebook的安裝……………………5
1.1.3 MATLAB7.5的啟動……………………6
1.1.4 Notebook的啟動……………………6
1.2 MATLAB7.5的系統界面……………………7
1.2.1 MATLAB7.5系統的4個小視窗……………………8
1.2.2 MATLAB7.5的命令視窗(CommandWindow) ……………………9
1.2.3 MATLAB7.5選單項命令……………………10
1.2.4 MATLAB7.5工具列按鈕……………………17
1.2.5 Start開始按鈕……………………18
1.3 MATLAB7.5的內容及其查找……………………18
1.3.1 MATLAB7.5的內容……………………19
1.3.2 MATLAB7.5內容的查找……………………19
1.3.3 MATLAB7.5的模糊查詢……………………21
1.3.4 查詢檔案所在的路徑與子目錄……………………21
1.3.5 MATLAB7.5的Work子目錄……………………21
1.4 MATLAB的文字處理工具Notebook ……………………22
1.4.1 Notebook選單命令簡介……………………22
1.4.2 Notebook的使用……………………23
1.4.3 Notebook使用的幾個問題……………………23
第2章 MATLAB數值運算……………………25
2.1 MATLAB的數值運算基礎……………………25
2.1.1 常量……………………25
2.1.2 變數……………………26
2.1.3 MATLAB運算符……………………26
2.2 MATLAB的數組、矩陣運算……………………29
2.2.1 數組、矩陣的概念……………………29
2.2.2 數組或矩陣元素的標識……………………30
2.2.3 數組與矩陣的輸入……………………31
2.2.4 數組、矩陣的算術運算……………………33
2.2.5 矩陣的特有運算……………………36
2.2.6 數組的關係運算……………………43
2.2.7 數組的邏輯運算……………………44
2.3 MATLAB的數組函式與矩陣函式……………………45
2.3.1 數組函式……………………45
2.3.2 矩陣函式……………………46
2.4 多項式及其運算……………………48
2.4.1 多項式運算函式……………………48
2.4.2 多項式運算舉例……………………48
2.5 MATLAB的數學表達式及其書寫……………………50
2.5.1 MATLAB的數學表達式……………………50
2.5.2 MATLAB數學表達式的書寫……………………50
第3章 MATLAB符號運算基礎……………………52
3.1 MATLAB符號運算概述……………………52
3.1.1 MATLAB符號運算入門……………………52
3.1.2 MATLAB符號運算的幾個基本概念……………………53
3.2 MATLAB符號運算的幾個基本函式……………………54
3.2.1 創建符號對象與命令sym、syms及class() ……………………54
3.2.2 符號變數確定命令findsym()……………………55
3.2.3 符號變數的代換及其函式subs() ……………………56
3.2.4 符號對象轉換為數值對象的函式double()、digits()、vpa()……………………56
3.2.5 習慣“書寫”方式顯示符號表達式函式pretty()……………………56
3.2.6 MATLAB符號表達式的恆等變換與化簡……………………57
3.3 MATLAB兩種特定的符號函式運算……………………59
3.3.1 複合函式運算及其函式命令compose() ……………………59
3.3.2 反函式的運算及其函式命令finverse()……………………59
3.4 MATLAB符號對象的基本運算與關係運算……………………60
第4章 MATLAB程式設計……………………62
4.1 M 檔案、MATLAB函式與MATLAB程式……………………62
4.1.1 M 檔案……………………62
4.1.2 MATLAB函式……………………62
4.1.3 MATLAB命令檔案或程式……………………64
4.2 MATLAB程式設計基礎……………………65
4.2.1 MATLAB程式設計基本規則……………………65
4.2.2 表達式、表達式語句與賦值語句……………………66
4.2.3 程式流程控制語句……………………66
4.2.4 程式流程控制指令……………………72
4.3 MATLAB程式的互動式、調試與警示指令……………………72
4.3.1 MATLAB程式的互動式指令……………………72
4.3.2 MATLAB程式的調試指令……………………73
4.3.3 MATLAB程式的常用警示指令……………………74
5.1 MATLAB的常用圖形命令……………………75
5.1.1 繪圖函式plot()……………………75
5.1.2 繪圖坐標系的調整……………………79
5.1.3 圖形標註……………………80
5.1.4 多次重疊繪製圖形……………………82
5.1.5 圖形視窗在程式設計中的套用……………………83
5.1.6 圖形視窗的分割……………………84
5.2 MATLAB的特殊坐標繪圖函式……………………84
5.2.1 對數坐標曲線……………………84
5.2.2 極坐標曲線……………………85
5.2.3 雙y軸坐標曲線……………………85
5.3 MATLAB離散數據與步進圖形的繪圖函式……………………86
5.3.1 MATLAB繪製離散數據圖形的函式命令stem() ……………………86
5.3.2 MATLAB繪製步進圖形的函式命令stairs() ……………………87
5.4 MATLAB符號函式的圖形命令……………………88
5.4.1 符號函式的簡捷繪圖函式命令ezplot()……………………88
5.4.2 符號函式的繪圖函式命令fplot() ……………………89
5.4.3 符號函式的極坐標繪圖函式命令ezpoar()……………………90
第6章 MATLAB符號微積分運算及套用……………………92
6.1 MATLAB符號微積分運算……………………92
6.1.1 MATLAB符號極限運算……………………92
6.1.2 MATLAB符號函式微分運算……………………94
6.1.3 MATLAB符號函式積分計算……………………95
6.1.4 符號函式求和與Taylor(泰勒)級數展開……………………97
6.1.5 非正弦周期函式展開成Fourier(傅立葉)級數的MATLAB實現……………………100
6.2 MATLAB符號極限運算的套用……………………104
6.2.1 用函式極限定義高等數學的幾個概念……………………104
6.2.2 用函式極限定義幾個物理學的概念……………………105
6.2.3 用函式極限定義狄拉克(Dirac)函式……………………105
6.2.4 MATLAB符號函式極限運算在自動控制領域的幾例套用……………………105
6.3 MATLAB符號函式微分運算的套用……………………107
6.3.1 MATLAB符號函式極大值與極小值計算……………………107
6.3.2 函式曲線上某點斜率計算的套用……………………109
6.3.3 函式曲線單調增減性判斷……………………111
6.3.4 函式曲線凹凸性判定與拐點計算……………………112
6.4 MATLAB符號函式積分計算的套用……………………113
6.4.1 平面圖形面積的計算……………………114
6.4.2 立體體積的計算……………………116
6.4.3 平面曲線弧長的計算……………………117
6.4.4 積分在物理學與力學上的幾例套用……………………119
6.4.5 正弦交流電的平均值與有效值的計算……………………120
6.4.6 晶閘管整流輸出電壓的計算……………………122
6.5 函式的Taylor級數展開式在近似計算中的套用……………………124
第7章 MATLAB符號矩陣運算及套用……………………126
7.1.1 符號矩陣的運算符……………………126
7.1.2 符號矩陣的建立與訪問……………………126
7.1.3 符號矩陣的基本運算……………………128
7.1.4 符號矩陣的特有運算……………………131
7.1.5 符號數組或矩陣的關係運算與邏輯運算……………………132
7.1.6 符號矩陣的化簡……………………132
7.1.7 符號矩陣微分與積分……………………134
7.1.8 矩陣的Laplace變換……………………134
7.1.9 符號矩陣的Jacobian矩陣……………………135
7.1.10 矩陣的Jordan標準形……………………136
7.2 MATLAB符號矩陣運算線上性代數中的套用……………………137
7.2.1 線性代數的三個主要組成部分……………………137
7.2.2 符號矩陣運算套用於線性方程組求解……………………138
7.2.3 符號矩陣運算套用於研究向量空間(線性空間)……………………147
7.2.4 符號矩陣運算套用於研究線性變換……………………150
7.3 MATLAB符號矩陣運算在電路原理計算中的套用……………………156
7.3.1 符號矩陣運算套用於電路計算……………………156
7.3.2 符號矩陣運算套用於電路原理中計算二連線埠網路……………………159
7.4 符號矩陣運算套用於圖論……………………164
7.4.1 圖論基本概念簡介……………………165
7.4.2 圖的矩陣表示與空運航線問題……………………166
7.4.3 最短路問題……………………168
7.4.4 樹的概念及其最小生成樹問題……………………169
7.5 符號矩陣運算套用於線性控制系統狀態空間理論分析……………………172
第8章 MATLAB符號積分變換及套用……………………173
8.1 MATLAB符號積分變換……………………173
8.1.1 Fourier變換與反變換……………………173
8.1.2 Laplace變換與反變換……………………177
8.1.3 z變換與z反變換……………………181
8.2 Fourier變換與反變換運算的套用……………………184
8.2.1 頻譜分析與頻譜圖……………………184
8.2.2 相關函式與能量譜密度……………………188
8.3 Laplace變換與Laplace反變換運算的套用……………………189
8.3.1 計算用圖形表示的函式的Laplace變換……………………190
8.3.2 計算函式的Laplace變換與反變換……………………194
8.3.3 微分方程的Laplace變換解法……………………195
8.3.4 求線性控制系統的傳遞函式……………………200
8.4 z變換與z反變換運算的套用……………………203
8.4.1 離散控制系統的有關概念……………………203
8.4.2 差分方程的z變換解法……………………204
8.4.3 離散控制系統的脈衝傳遞函式及其相關運算……………………205
第9章 複變函數計算的MATLAB實現與套用……………………207
9.1 複數與復矩陣……………………207
9.1.1 複數的概念……………………207
9.1.2 MATLAB關於復變數的函式命令……………………207
9.1.3 複數的幾何表示……………………208
9.1.4 複數的生成與創建復矩陣……………………209
9.2.1 複數代數運算的MATLAB實現……………………210
9.2.2 複數乘冪與方根運算的MATLAB實現……………………211
9.2.3 複數指數與對數運算的MATLAB實現……………………212
9.2.4 複數三角函式與雙曲函式及其反函式運算的MATLAB實現……………………213
9.3 MATLAB複數計算在正弦交流電路計算中的套用……………………215
9.3.2 電阻、電感、電容三種電路元件電壓與電流的複數關係……………………216
9.3.3 電阻、電感、電容電路計算的MATLAB實現……………………217
9.4 MATLAB在自動控制系統的頻率特性計算中的套用……………………222
9.4.1 自動控制系統的頻率特性與複數計算的關係……………………222
9.4.2 自動控制系統典型環節頻率特性計算的MATLAB實現……………………222
第10章 MATLAB符號方程求解及套用……………………225
10.1 MATLAB符號方程求解……………………225
10.1.1 方程求解的有關概念……………………225
10.1.2 MATLAB符號代數方程求解……………………226
10.1.3 MATLAB符號微分方程求解……………………227
10.2 MATLAB符號代數方程解算及套用……………………232
10.2.1 分式方程求解……………………232
10.2.2 無理方程求解……………………233
10.2.3 符號代數方程求解套用題……………………233
10.3 MATLAB符號超越方程解算及套用……………………235
10.3.1 指數方程求解……………………235
10.3.2 對數方程求解……………………236
10.3.3 三角方程求解……………………238
10.4 MATLAB符號微分方程解算及套用……………………239
第11章 微分方程的數值解法及其MATLAB實現……………………246
11.1 微分方程的數值解法……………………246
11.1.1 微分方程初值問題的數值解法……………………246
11.1.2 Euler(歐拉)法……………………246
11.1.3 數值積分運算的幾個概念……………………247
11.1.4 Adams(阿達姆斯)法和預估—校正法……………………248
11.1.5 Runge-Kutta(龍格—庫塔)法……………………250
11.1.6 算法精度與穩定性比較……………………252
11.2 微分方程數值解法的MATLAB實現……………………252
11.2.1 仿真算法選擇和參數設定……………………252
11.2.2 剛性(stiff)系統的解算問題……………………254
第12章 計算機仿真技術初步……………………255
12.1 控制系統仿真的基本概念……………………255
12.1.1 系統與模型……………………255
12.1.2 系統仿真及其分類……………………255
12.2 計算機MATLAB仿真……………………257
12.2.1 先進的MATLAB系統軟體……………………257
12.2.2 控制系統MATLAB仿真……………………260
12.3 控制系統MATLAB仿真集成環境Simulink ……………………260
12.4 控制系統MATLAB仿真三種數學模型……………………262
12.4.1 傳遞函式模型……………………262
12.4.2 零極點增益模型……………………263
12.4.3 狀態空間模型……………………263
附錄 MATLAB基本函式……………………264
參考文獻……………………281