MATLAB仿真建模實用教程

《MATLAB仿真建模實用教程》是2023年清華大學出版社出版的圖書，作者是潘巍。

基本介紹

• 中文名：MATLAB仿真建模實用教程
• 作者：潘巍
• 出版時間：2023年5月1日
• 出版社：清華大學出版社
• ISBN：9787302628460 
• 定價：59 元

內容簡介

《MATLAB仿真建模實用教程/高等學校計算機專業系列教材》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，圖形用戶界面的設計與實現，Simulink概述，常用模組庫及數據的導入與導出，動態系統的仿真與分析和子系統。

圖書目錄

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的特點2

1.1.4MATLAB的組成6

1.1.5Simulink簡介7

1.2MATLAB R2021a的開發環境9

1.2.1開發環境概述9

1.2.2命令行視窗10

1.2.3工作區12

1.2.4命令歷史記錄12

1.2.5工作目錄13

1.2.6編輯器13

1.2.7搜尋路徑14

1.3MATLAB R2021a的幫助15

1.3.1利用命令行視窗獲得幫助16

1.3.2利用幫助瀏覽器獲得幫助17

第2章MATLAB的數據與數據類型/19

2.1數據的基本概念19

2.1.1標量與向量19

2.1.2數組與矩陣19

2.1.3實數與複數19

2.1.4常量與變數20

2.1.5變數的命名規則20

2.2數據的類型21

2.2.1使用數據時的注意事項21

2.2.2數值型24

2.2.3字元型28

2.2.4邏輯型34

2.2.5結構體型36

2.2.6元胞型37

2.3數據類型的轉換39

2.3.1數值型數據之間的類型轉換39

2.3.2非負整數的進制轉換39

2.3.3數值型與字元型數據的轉換40

2.3.4元胞型與其他數據類型的轉換40

第3章數組、矩陣及其運算/42

3.1數組的創建42

3.1.1數組的創建方法42

3.1.2特殊數組的創建43

3.1.3數組的大小45

3.1.4數組的訪問45

3.1.5數組的組合、擴充與收縮、拆分、重組和縮放46

3.2數組的運算50

3.2.1關係運算50

3.2.2邏輯運算51

3.2.3四則運算52

3.2.4集合運算52

3.3矩陣的運算53

3.3.1加減運算54

3.3.2乘法運算54

3.3.3除法運算57

3.3.4乘方運算58

3.4矩陣的求值運算59

3.4.1計算矩陣的行列式值59

3.4.2計算矩陣的逆與偽逆59

3.4.3計算矩陣的秩60

3.4.4計算矩陣的跡60

3.4.5計算向量和矩陣的範數60

3.4.6計算矩陣的條件數62

3.4.7計算矩陣的最大無關組62

3.4.8計算矩陣的特徵值與特徵向量63

3.4.9計算矩陣的正交基64

3.5矩陣的特殊運算64

3.5.1矩陣的轉置64

3.5.2矩陣的旋轉64

3.5.3抽取對角線元素65

3.5.4抽取上、下三角陣66

3.6特殊矩陣66

3.6.1希爾伯特矩陣66

3.6.2范德蒙德矩陣67

3.6.3特普利茨矩陣67

3.6.4伴隨矩陣68

3.6.5帕斯卡矩陣69

3.6.6稀疏矩陣69

3.7矩陣的分解71

3.7.1三角分解71

3.7.2奇異值分解72

3.7.3正交分解73

3.7.4Cholesky分解74

3.7.5Schur分解75

3.7.6特徵值分解75

3.8數組和矩陣運算示例76

第4章MATLAB的程式設計/79

4.1程式控制結構79

4.1.1順序結構80

4.1.2選擇結構81

4.1.3循環結構85

4.2程式的流程控制87

4.2.1continue命令88

4.2.2break命令88

4.2.3return命令89

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99

4.6.1用數組運算取代循環100

4.6.2調用MATLAB函式100

4.6.3使用循環時的注意事項101

4.7實例分析102

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110

5.2插值計算111

5.2.1一維數據的插值111

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115

5.3曲線擬合116

5.3.1多項式擬合117

5.3.2最小二乘擬合118

5.4數據分析和統計120

5.4.1基本的數據分析和統計120

5.4.2協方差和相關係數126

5.5機率統計128

5.5.1隨機變數的分布與數字特徵128

5.5.2參數估計131

5.5.3假設檢驗132

5.5.4方差分析133

5.6數值積分135

5.6.1一元函式的數值積分135

5.6.2二元函式的數值積分136

5.7數值微分137

5.8方程的解138

5.8.1線性方程組的解138

5.8.2非線性方程的解140

5.8.3非線性方程組的解141

5.8.4無約束最最佳化問題141

5.8.5有約束最最佳化問題144

第6章MATLAB的檔案操作/145

6.1對Excel數據表的操作145

6.1.1用專用函式對Excel數據表進行操作145

6.1.2用readcell（）和readmatrix（）讀取表格149

6.2對圖像檔案的操作150

6.2.1檢查圖像檔案的相關信息150

6.2.2讀取圖像檔案151

6.2.3保存圖像檔案152

6.3對音頻和視頻檔案的操作153

6.3.1檢查音頻和視頻檔案的相關信息153

6.3.2讀取音頻和視頻檔案154

6.3.3保存音頻和視頻檔案155

6.4對ASCII檔案的操作155

6.4.1讀取ASCII檔案155

6.4.2寫入ASCII檔案159

6.5對MAT檔案的操作160

6.5.1讀取MAT檔案160

6.5.2寫入MAT檔案161

6.6用低端的I/O函式操作檔案162

6.6.1打開和關閉檔案162

6.6.2逐行讀取文本檔案163

6.6.3讀取二進制檔案164

6.6.4寫入二進制檔案165

6.6.5控制檔案句柄165

6.6.6套用實例： 關鍵字檢索166

第7章MATLAB的繪圖/168

7.1基本二維繪圖168

7.2多圖繪製與圖形修飾172

7.2.1多圖繪製172

7.2.2圖形屬性的設定176

7.2.3圖形的輔助說明178

7.2.4設定坐標軸格線與坐標框181

7.3特殊二維繪圖命令183

7.3.1繪製區域圖184

7.3.2繪製條形圖185

7.3.3繪製羅盤圖187

7.3.4繪製彗星圖187

7.3.5繪製等高線圖188

7.3.6繪製誤差棒圖189

7.3.7繪製速度向量圖和向量場圖189

7.3.8繪製直方圖和餅圖191

7.3.9繪製填充圖和偽彩色圖192

7.3.10繪製火柴桿圖和階梯圖193

7.3.11繪製極坐標圖和對數坐標圖194

7.3.12fplot繪圖196

7.4三維繪圖命令197

7.4.1派生的三維繪圖命令197

7.4.2mesh三維格線繪圖198

7.4.3surf三維曲面繪圖199

7.4.4標準三維曲面命令202

7.5三維繪圖的修飾203

7.5.1改變視角203

7.5.2設定光源206

7.5.3設定色圖207

第8章圖形用戶界面的設計與實現/210

8.1圖形對象基礎211

8.1.1圖形對象211

8.1.2圖形對象句柄213

8.1.3圖形對象屬性的獲取與設定213

8.2App基礎217

8.2.1啟動App217

8.2.2布局編輯器218

8.2.3保存並運行App218

8.3設計App1： 曲線繪製及屬性修改系統219

8.3.1任務11： 使用選單編輯器進行App設計219

8.3.2任務12： 在App中共享數據220

8.3.3任務13： 為設計好的App編寫回調函式222

8.3.4任務14： 使用文本框、編輯框和按鈕實現用戶輸入參數224

8.3.5任務15： 使用滑塊實現用戶輸入參數226

8.3.6任務16： 在不同的坐標軸上繪圖227

8.3.7任務17： App啟動時的初始化229

8.3.8任務18： 利用複選框控制項實現加格線功能229

8.4設計App2： 學生成績查詢系統230

8.4.1MATLAB預定義的對話框231

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231

8.4.3任務22： 使用列表框顯示學生姓名232

8.4.4任務23： 使用下拉框顯示課程名單233

8.4.5任務24： 從列表框中選擇要查看的學生姓名234

8.4.6任務25： 在表控制項中顯示查詢結果236

8.5設計App3： 多App視窗套用與數據傳參236

8.6打包、共享和安裝App240

第9章Simulink概述/242

9.1啟動Simulink242

9.2模型視窗介紹243

9.3建立模型243

9.3.1選擇模組243

9.3.2模組的操作244

9.3.3信號線的操作246

9.3.4對模型進行注釋248

9.3.5模型的縮放248

9.4保存和運行模型249

9.5查看仿真結果249

9.5.1示波器參數的設定249

9.5.2信號的組合249

9.6向量和矩陣252

9.7保存和打開已有模型253

9.8處理大的模型253

9.9常用的仿真參數配置254

9.9.1Solver求解器254

9.9.2Solver選項卡的參數設定256

9.9.3Data Import/Export選項卡的參數設定259

9.9.4Diagnostics選項卡的參數設定260

第10章常用模組庫及數據的導入與導出/262

10.1Simulink基本庫簡介262

10.2Sources信源庫與外部數據的導入263

10.2.1Sources信源庫介紹263

10.2.2從外部導入數據265

10.2.3從工作區導入模組參數268

10.3Sinks信宿庫與仿真數據的導出269

10.3.1Sinks信宿庫介紹269

10.3.2Floating Scope懸浮示波器270

10.3.3仿真數據的導出272

10.4UserDefined Functions庫274

第11章動態系統的仿真與分析/277

11.1連續系統277

11.1.1連續模組庫介紹277

11.1.2Integrator積分器278

11.1.3採用積分器進行連續系統的仿真281

11.1.4採用傳遞函式進行連續系統的仿真284

11.1.5採用零極點模組進行連續系統的仿真285

11.1.6採用狀態方程進行連續系統的仿真286

11.1.7四種連續系統仿真方法的比較287

11.2離散系統287

11.2.1離散模組庫介紹287

11.2.2Unit Delay單位延遲模組289

11.2.3採用Unit Delay進行離散系統的仿真289

11.2.4採用傳遞函式進行離散系統的仿真290

11.2.5採用狀態空間進行離散系統的仿真291

11.2.6零階保持器291

11.2.7多速率的離散系統291

11.3命令行仿真292

11.3.1使用sim命令對系統進行仿真293

11.3.2獲取和設定仿真參數296

11.3.3確定模型的狀態297

11.3.4尋找模型的平衡點298

11.3.5模型的線性化301

第12章子系統/304

12.1子系統的建立與基本操作304

12.1.1建立子系統304

12.1.2子系統的基本操作307

12.2封裝子系統307

12.2.1封裝子系統的步驟307

12.2.2使用封裝子系統315

12.2.3修改封裝子系統316

12.3模組庫技術316

12.3.1建立模組庫316

12.3.2庫模組與引用塊的關聯318

12.3.3在庫瀏覽器中加入自建模組庫319

12.4Simulink自帶的子系統模組庫321

12.4.1Enabled使能子系統322

12.4.2Trigger觸發子系統323

12.4.3觸發使能子系統323

12.4.4Switch Case子系統和Switch Case Action Subsystem子系統325

12.4.5If系統和If Action Subsystem子系統327