CAD/CAM软件工程应用教程丛书--MATLAB R2006a基础篇

MATLAB是由美国MathWorks公司推出的用于数值计算和图形处理的科学计算系统环境。MATLAB是英文Matrix Laboratory(矩阵实验室)的缩写。该公司于1984年推出了第一个MATLAB的商业版本。当时的MATLAB版本已经用C语言作了完全的改写，其后又增添了丰富多彩的图形图像处理、多媒体、符号运算，以及与其他流行软件的接口功能，使得MATLAB的功能越来越强大。
  现在的MATLAB已经不仅仅是一个“矩阵实验室”了，而是成为一种具有广泛应用前景的全新的计算机高级编程语言。有人称它为“第四代”计算机语言，在国内外研究部门和高校中正扮演着重要的角色，目前已经成为国际上最流行的科学与工程计算类工具软件。
MATLAB语言的功能也越来越强大，不断适应新的要求，提出新的解决方法。可以预见，在科学运算、自动控制与科学绘图领域，MATLAB语言将长期保持其独一无二的地位。
  MATLAB R2006a是2006年最新发布的完整版，这次升级得到了进一步的增强，包括MATLAB和SIMULLINK的升级以及其他最新的75个模块的升级。该版本不仅提高了产品质量，同时也提供了最新的用于数据分析、大规模建模、固定点开发和编码等新特征。
  本书从使用者的角度出发，通过融经验技巧于一体的典型实例讲解，系统地介绍了MATLAB的基本功能与使用，包括MATLAB基础知识、数值计算、符号计算、程序设计、数据和函数的可视化、神经网络工具箱函数、信号处理工具箱的功能和使用亢法等内容。在配套光盘中附有部分实例文件，以方便读者理解和掌握相关知识。
  (1)MATLAB基础：介绍MATLAB的发展过程、MATLABR2006a的安装、用户界面和常用的变量与符号、M文件的编辑调试环境、常用的通用命令与常用数学函数、帮助系统等内容。
  (2)MATLAB数值计算：介绍MATLABR2006a的数值计算的有关内容，包括数据类型，矩阵的创建、保存、格式、运算，稀疏矩阵的创建，关系、逻辑、多项式和数组的运算，数据分析和数字信号处理，字符、字符串、单元数组、结构型变量，样条和插值，微分方程组的数值解，MATLABR2006a常用的功能函数等内容。
  (3)MATLAB符号计算：介绍MATLABR2006a的符号计算的有关内容，主要有符号对象、符号表达式、符号函数的操作、符号矩阵的计算、符号微积分、符号积分变换、符号代数方程求解、符号微分方程求解、图示化符号函数计算器、使用MAPLE深层符号计算资源等内容。
  (4)MATLAB程序设计：介绍脚本、函数(一般函数、内联函数、子函数、私用函数、方法函数)、函数句柄的创建和使用、程序调试和剖析、用户工具箱等比较深层的MATLAB内容。
  (5)数据和函数的可视化：介绍离散数据表示成图形的基本机理：曲线、曲面绘制的基本技法和指令；特殊图形的生成和使用示例；如何使用线型、色彩、数据点标记凸现不同数据的特征；如何利用着色、灯光照明、反射效果、材质体现和透明度处理渲染、烘托表现高维函数的性状；如何生成和运用标志，画龙点睛般地注释图形：如何显示和转换unit8、unitl6、double 3种不同数据类型所体现的变址、灰度和真彩图像；如何读写各种标准图像格式文件；如何通过图形窗的交互操作对图形进行修饰、调整；如何打印和输出图形文件等内容。
  (6)神经网络工具箱函数：介绍神经网络工具箱概述、神经网络工具箱中的通用函数、感知器的神经网络工具箱函数、BP网络的神经网络工具箱函数、线性网络的神经网络工具箱函数、自组织竞争网络的神经网络工具箱函数、径向基网络的神经网络工具箱函数、反馈(回归)网络的神经网络工具箱函数等内容。
  (7)信号处理工具箱：介绍MATLAB信号处理工具箱概况、MATLAB信号处理工具箱的图形用户界面、信号处理工具箱函数、离散信号与系统的MATLAB实现、离散傅里叶变换的MATLAB实现、IIR滤波器的MATLAB实现、FIR滤波器的MATLAB实现等内容。
  全书由曹岩担任主编，李明雨担任副主编。第1—3章由李明雨编写；第4、5章由李勇编写；第6、7章由丁锋编写。其他编写人员有杨丽娜、谭毅、曹红、李庆、孟卫平、刘良等。
  由于编者水平及使用经验有限，不妥之处在所难免，望各位读者不吝赐教。
    编者
  2007年12月

MATLAB是由美国Mathworks公司推出的用于数值计算、图形处理、自动控制和数据分析的科学计算软件。本书系统地介绍了MATLAB的基本功能与使用，详细地讲解了MATLAB的基础知识、数值计算、符号计算、程序设计、数据和函数的可视化、神经网络工具箱函数、信号处理工具箱的功能和使用方法。
  本书内容新颖实用，实例丰富，可供控制、管理、机械、电子、电器等领域的科学研究与工程技术人员参阅，适合于初级用户掌握和使用MATLAB，也可供各类高校学生作为教材或参考书。

第1章 MATLAB基础
  1．I MATLAB的发展
  1．2 MATLAB的安装、退出与卸载
  1．3 MATLAB的用户界面
  1．3．1 命令窗口
  1．3．2 命令历史窗口
  1．3．3 32作内存浏览器
  1．3．4 32具栏
  1．3．5主菜单
  1．3．6路径管理器
  1．3．7 目录结构，
  1．3．8 MATLAB启动与退出
  1．4 MATLAB的变量与符号
  1．4．1 特殊变量
  1．4．2 运算符和特殊字符
  1．4．3 标点符号
  1．5 M文件的编辑调试环境
  1．5．1 编译器的安装和配置
  1．5．2 编译器的使用
  1．6 通用命令与常用数学函数
  1．6．1 通用命令
  1．6．2 常用数学函数
  1．6．3快捷键
  1．7 MATLAB帮助系统
  1．7．1 帮助窗口
  1．7．2 命令窗口查询帮助
第2章 MATLAB数值计算
 2．1 数据类型
  2．1．1 数值类型
  2．1．2逻辑类型
  2．1．3 字符和字符串
  2．1．4 函数句柄
  2．1．5数组
  2．1．6 结构体变量
  2．1．7 单元数组类型
  2．1．8 数据的输入输出
2．2 数值矩阵的创建、保存和数据格式
  2．2．1 创建数值矩阵的直接输入法
  2．2．2 利用MATLAB函数和语句创建数值矩阵
  2．2．3 利用M文件创建和保存矩阵
  2．2．4 特殊矩阵的生成
2．3矩阵运算
  2．3．1 矩阵的构造
  2．3．2 矩阵信息的获取
  2．3．3 矩阵的重组
  2．3．4矩阵的乘
  2．3．5 矩阵的逆
  2．3．6矩阵分析
  2．3．7 解线性方程组
  2．3．8 矩阵的分解
  2．3．9 矩阵的特征值和特征向量
  2．3．10 非线性矩阵运算
  2．3．11 标量的矩阵乘方
2．4 矩阵元素的数学函数
  2．4．1 三角函数
  2．4．2 指数和对数函数
  2．4．3 复数函数
  2．4．4 截断和求余函数
2．5 稀疏型矩阵
  2．5．1 稀疏矩阵的创建
  2．5．2 稀疏矩阵图形显示
  2．5．3 矩阵中的非零元素操作
  2．5．4 稀疏矩阵转换为满矩阵
  2．5．5 稀疏矩阵的存储方式
2．6 关系和逻辑运算
  2．6．1 关系运算
  2．6．2逻辑运算
  2．6．3 关系与逻辑函数
  2．6．4 NaNs和空矩阵
  2．6．5 各种运算符的优先级
2．7 向量及其运算
  2．7．1 向量的生成
  2．7．2 向量的基本运算
2．8 数组及其运算
  2．8．1 数组的创建及其标识
  2．8．2 数组寻址、赋值和排序
  2．8．3 数组的基本运算
  2．8．4 数组的逻辑运算
2．9 多项式
  2．9．1 多项式的表达方法
  2．9．2 多项式运算
2．10数据分析
  2．10．1 基本数据分析函数
  2．10．2 协方差和相关系数矩阵
  2．10．3 有限差分和梯度
2．11 数字信号处理
  2．11．1 信号滤波和卷积
  2．11．2傅立叶变换
2．12插值和样条
  2．12．1 一维插值
  2．12．2 维插值
  2．12．3 高维函数的插值
  2．12．4 样条插值
  2．12．5 样条函数用于数值积分和微分
2．13 微分方程组数值解
  2．13．1 常微分方程组的初值求解
  2．13．2 延迟微分方程组的数值解
  2．13．3 常微分方程组的边界问题
2．14概率统计
  2．14．1 统计量的数字特征
  2．14．2 常用统计分布量
  2．14．3 参数估计
  2．14．4 区间估计
  2．14．5 假设检验
  2．14．6 方差分析和回归分析
  2．14．7 统计图
2．15 功能函数
  2．15．1 函数的表示
  2．15．2 函数画图
  2．15．3 函数最小值和零点
  2．15．4数值积分
  2．15．5 在功能函数中使用含参函数
  2．15．6 优化和解非线性方程
  2．15．7特殊函数
  2．15．8 数论函数
  2．15．9 坐标变换函数
第3章 MATLAB符号计算
  3．1 MATLAB符号对象
  3．1．1 符号对象的生成和使用
  3．1．2 识别对象类别的指令
  3．1．3 用fmdsym()函数确定符号表达式中的自由变量
  3．1．4 符号数值精度控制和任意精度计算
  3．1．5 符号对象与其他数据对象间的转换
  3．2 符号表达式和符号函数的操作
  3．2．1 符号计算中的基本算符和函数
  3．2．2 符号表达式的化简
  3．2．3 符号函数的求反和复合
  3．2．4 符号表达式的四则运算
  3．2．5 符号多项式的因式分解
  3．2．6 符号表达式的置换
  3．3 符号矩阵的计算
  3．3．1 符号矩阵的创建和修改
  3．3．2 符号矩阵的加、减、乘和除运算
  3．3．3 符号矩阵的逆运算
  3．3．4 符号矩阵的幂运算
  3．3．5 符号矩阵的秩
  3．3．6 符号矩阵的逆和行列式运算
  3．3．7 矩阵分解
  3．4 符号微积分
  3．4．1 符号极限
  3．4．2 符号积分
  3．4．3 符号微分和差分
  3．4．4 符号序列的求和
  3．4．5 符号卷积
  3．5 符号积分变换
  3．5．1 Fourier变换及其逆变换
  3．5．2 Laplace变换及其逆变换
  3．5．3 Z变换及其反变换
 3．6 符号代数方程求解
  3．6．1 符号线性方程组的求解
  3．6．2 符号非线性方程组的求解
  3．6．3 一般符号代数方程组的求解
 3．7 符号微分方程求解
  3．7．1 符号解法和数值解法的互补作用
  3．7．2 求微分方程长符号解的一般指令
  3．7．3 求微分方程长符号解实例
 3．8 图示化符号函数计算器
  3．8．1 单变量符号函数计算器
  3．8．2 泰勒级数逼近计算器
 3．9 利用MAPLE的深层符号计算资源
  3．9．1 MAPLE库函数在线帮助的检索树
  3．9．2 定义MAPLE工作空间中的变量
  3．9．3 调用MAPLE的符号计算能力
第4章 MATLAB程序设计
 4．1 M文件编辑器
  4．1．1 M文件的功能和特点
  4．1．2 M文件编辑器的功能
  4．1．3 脚本式M文件
  4．1．4 函数式M文件
 4．2 变量和函数种类
  4．2．1 变量类型
  4．2．2 函数变量及其作用域
  4．2．3 函数的分类
 4．3 运算符和特殊符号
  4．3．1 数学运算
  4．3．2 关系运算
  4．3．3 逻辑运算
  4．3．4位运算
  4．3．5 集合运算
  4．3．6运算优先级
 4．4程序结构
  4．4．1 表达式和语句
  4．4．2条件语句
  4．4．3 循环语句
  4．4．4转移语句
  4．4．5 暂停语句
  4．5 函数的设计和实现
  4．5．1 建立数学模型
  4．5．2 编写代码
  4．5．3运行程序
  4．5．4 串演算函数
  4．5．5 函数句柄
  4．5．6 程序设计的辅助函数
  4．6 程序的调试
  4．6．1 直接调试法
  4．6．2 32具调试法
  4．7 文件输入与输出(FO)
  4．7．1 打开及关闭文件
  4．7．2 读取和写入二进制文件
  4．7．3 读取和写入文本文件
  4．8 MATLAB编译器
  4．8．1 编译器概述
  4．8．2 编译器的功能
  4．8．3 编译器的安装和配置
  4．8．4 编译指令mcc的基本调用格式和选项标志
  4．8．5 编译过程
  4．8．6 编译文件的性能优化
  4．8．7 创建独立的外部应用程序
  4．9 创建用户工具箱
  4．9．1 MATLAB对工具箱文件的管理
  4．9．2 建立用户工具箱
第5章 数据和函数的可视化
  5．1 离散数据、离散函数和连续函数的可视化
  5．1．1 离散数据和离散函数的可视化
  5．1．2 连续函数的可视化
  5．1．3 可视化的一般步骤
  5．2 -维绘图
  5．2．1 二维绘图基本命令
  5．2．2 驶图形控制命令
  5．2．3 图轴控制命令
  5．2．4 图形标志
  5．2．5 多次叠绘、双纵坐标和多子图
  5．3三维绘图
  5．3．1 三维绘图基本命令
  5．3．2 三维网线图和曲面图
  5．3．3 透视、镂空和裁切
5．4 三维图形的精细控制
  5．4．1 视点控制和图形的旋动
  5．4．2 色彩控制与表现
  5．4．3 照明和材质处理
  5．4．4 透明处理
  5．4．5 子图和图形保持
5．5 特殊图形和高维可视化
  5．5．1 特殊的二、三维图形绘制函数
  5．5．2 特殊坐标轴的图形函数
  5．5．3 四维表现图
  5．5．4 动态图形
5．6 图形窗的图形编辑功能
  5．6．1 图形窗口的创建与控制
  5．6．2 图形窗菜单和工具条简介
  5．6．3 Z维图形的交互编辑示例
5．7 图形的打印和输出
  5．7．1 图形打印的菜单操作方式
  5．7．2 图形输出的指令操作方式
  5．7．3 打印属性选项
  5．7．4 使用Windows应用程序打印
  5．7．5 图形的专业印刷质量复制
5．8 句柄图形体系
  5．8．1 图形对象、对象句柄和句柄图形树结构
  5．8．2 图形对象种类
  5．8．3 图形对象属性
5．9 图形对象的创建
  5．9．1 创建图形对象
  5．9．2 图形对象创建指令
5．10句柄使用方法
  5．10．1 访问对象句柄
  5．10．2 使用句柄操作图形对象
  5．10．3 控制图形输出
  5．10．4 在M文件中保存句柄
5．11 对象属性的获取和设置
  5．11．1 对象句柄的获取方法
  5．11．2 对象属性设置
  5．11．3 对象属性值查询
  5．11．4 对象属性的默认设置和查询
第6章 神经网络工具箱函数
  6．1 概述
  6．2 神经网络工具箱中的通用函数
  6．2．1 神经网络仿真函数
  6．2．2 神经网络训练及学习函数
  6．2．3 神经网络初始化函数
  6．2．4 神经网络输入函数
  6．2．5 神经网络传递函数
  6．2．6 其他重要函数
  6．3 感知器神经网络工具箱函数
  6．3．1 感知器神经网络创建函数
  6．3．2 感知器神经网络显示函数
  6．3．3 感知器神经网络性能函数
  6．4 BP神经网络工具箱函数
  6．4．1 BP神经网络创建函数
  6．4．2 BP神经网络传递函数
  6．4．3 BP神经网络学习函数
  6．4．4 BP神经网络训练函数
  6．4．5 BP神经网络性能函数
  6．4．6 BP神经网络显示函数，
  6．4．7 BP神经网络设计实例，
  6．5 线性神经网络工具箱函数
  6．5．1 线性神经网络创建函数和设计函数
  6．5．2 线性神经网络学习函数
 6．6 自组织竞争神经网络工具箱函数，
  6．6．1 自组织竞争神经网络创建函数
  6．6．2 自组织竞争神经网络传递函数
  6．6．3 自组织竞争神经网络距离函数
  6．6．4 自组织竞争神经网络学习函数
  6．6．5 自组织竞争神经网络初始化函数
  6．6．6 自组织竞争神经网络权值函数
  6．6．7 自组织竞争神经网络显示函数
  6．6．8 自组织竞争神经网络结构函数
 6．7 径向基神经网络工具箱函数
  6．7．1 径向基神经网络创建函数
  6．7．2 径向基神经网络转换函数
  6．7．3 径向基神经网络传递函数
  6．7．4 径向基神经网络设计实例
  6．8 反馈神经网络工具箱函数
  6．8．1 Hopfield网络的工具箱函数
  6．8．2 Elman网络的工具箱函数
第7章 信号处理工具箱
  7．1 MATLAB信号处理工具箱简介
  7．1．1 信号处理工具箱的功能特点
  7．1．2 信号处理工具箱的图形用户界面
  7．1．3 MATLAB的信号处理工具箱函数
  7．2 基于MATLAB的信号处理系统分析与设计
  7．2．1 离散信号与系统的MATLAB实现
  7．2．2 离散傅里叶变换的MATLAB实现
  7．2．3 11R滤波器的MATLAB实现
  7．2．4 FIR滤波器的MATLAB实现
  7．3 实例