MATLAB应用大全 书连载

lili456

程序员典藏大系
! p) _  b. h4 |
MATLAB应用大全

& |# p; w: e2 R& N# x赵海滨  等编著


- J8 x, }& e# P# d' l' R/ ]  ^

# y& ~% y3 \2 ]! j* w


0 s9 L: F  J4 H' Y) H, |6 k, R/ m

) v$ S! U( X( e
) J( j) y6 g- C4 Q) f& u: J! s


1 d- N. {( u7 R5 o  \

. \) d; q& a2 G8 G; l2 a; Y
8 U* b, n; E  _7 R6 B- D
清 华 大 学 出 版 社
北  京
内 容 简 介
本书由浅入深，全面、系统地介绍了MATLAB编程和开发的方方面面。书中的每章都提供了大量有针对性的实例，供读者实战演练。另外，为了帮助读者更高效、直观地学习，本书每章重点内容都专门录制了对应的教学视频。这些视频和本书所有的实例文件一起收录于配书DVD光盘中。
全书共23章，分为7篇。基础篇介绍了MATLAB基础、数组和矩阵分析、字符串分析；科学运算篇介绍了MATLAB数据分析、积分和微分运算、概率和数理统计、符号计算；数据可视化篇介绍了二维和三维数据的可视化；编程篇介绍了MATLAB基本编程、程序调试和编程技巧；仿真篇介绍了Simulink基本知识、Simulink建模和S-函数；高级应用篇介绍了GUI编程开发、GUIDE工具建立GUI界面、文件夹管理和文件I/O操作、MATLAB编译器；工具箱与接口编程篇介绍了信号处理、小波分析、图像处理、神经网络4个工具箱，最后还介绍了MATLAB与Word和Excel的接口技术。
无论是对于MATLAB的初学者，还是有一定基础的高级用户，本书都是一本难得的参考书。本书非常适合使用MATLAB进行编程和开发的本科生、研究生及教师，也适合广大科研和工程技术人员研读。
& N8 A, ?# g9 w3 c; O8 R
& V0 i+ U% F5 `* `" U/ b本书封面贴有清华大学出版社防伪标签，无标签者不得销售。
" R: g. ]/ G+ @, B, _$ k2 [版权所有，侵权必究。侵权举报电话：010-62782989  13701121933

4 K4 _4 T+ c; J# z6 y: Z, o
图书在版编目（CIP）数据
% L- O1 n! \) y
8 T- @! I- w  `: E" W" _# e# }, NMATLAB应用大全 / 赵海滨等编著. —北京：清华大学出版社，2012.3
5 [' D' \4 C: U8 ^1 x5 \, y; ?  F/ ~4 W: rISBN 978-7-302-27616-6

Ⅰ. ①M…  Ⅱ. ①赵…  Ⅲ. ①Matlab软件  Ⅳ.  ①TP317

中国版本图书馆CIP数据核字（2011）第271712号

  Y" z  ^' A+ i0 U+ K责任编辑：夏兆彦
/ j4 M$ g% Q/ }0 O. k& s责任校对：徐俊伟
责任印制：

出版发行：清华大学出版社       
网    址：http://www.tup.com.cn, http://www.wqbook.com
地    址：北京清华大学学研大厦A座                邮    编：100084
社 总 机：010-62770175                                邮    购：010-62786544
投稿与读者服务：010-62776969，c-service@tup.tsinghua.edu.cn
+ D5 ~" }* Y6 f! e/ D0 J质量反馈：010-62772015，zhiliang@tup.tsinghua.edu.cn
印 刷 者：
装 订 者：肖  米
. x; E: y5 k: d$ D9 u经    销：全国新华书店
开    本：185mm×260mm        印    张：46.75              字    数：1170千字
8 `. m3 E/ P! r/ E3 f& H          （附光盘1张）
版    次：2012年3月第1版                                                  印    次：2012年3月第1次印刷
" \0 _  @; s% n/ Y$ I印    数：1～5000
定    价：25.00元
产品编号：043740-01

当当地址：http://product.dangdang.com/product.aspx?product_id=22704305

jagger

要是分享电子书就好了

123456youare

谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢

lgmltxs

恩恩，谢谢，我现在去下载看看吧

-7up℃.

辛苦了，楼主。。。

lili456

5.1.3  多项式乘法和除法
2 T" d4 e6 e: C在MATLAB中，使用函数conv()对多项式进行乘法运算。其调用格式为c=conv(a, b)，a和b为多项式的系数向量，该函数实现向量a和b的卷积，在代数上相当于多项式a乘以多项式b，其中c为相乘所产生的多项式的系数向量。
0 }9 d/ s+ N6 E% e6 M6 Q) G【例5-6】 求多项式 和 的乘积。采用函数conv()实现，其MATLAB程序如下：
% ?7 F+ r8 m+ d: D
p1=[4 2 0 5];                        %缺少的幂次用0补齐
, h" z9 S8 x9 _. o2 Np2=[5 8 1];
y1=poly2sym(p1)
% e% j; i7 {6 l8 l) j5 h) v% Ty2=poly2sym(p2)
  d; w7 Z/ s! q0 N- w; g1 m- lp3=conv(p1,p2);                        %多项式相乘
. B/ _, L/ n7 V" S; ?: j6 Jy=poly2sym(p3)

运行程序后，输出结果如下：

y1 =
4*x^3+2*x^2+5
y2 =
  `6 z+ q  r& K$ |5 J5*x^2+8*x+1
8 Y9 `; P& |& f* \y =
* f; w; @8 N! B/ m* t& y8 M8 N' G1 n20*x^5+42*x^4+20*x^3+27*x^2+40*x+5

在MATLAB中，采用poly2sym()函数将向量作为多项式的系数进行输出，和其相对应的函数是sym2poly()，该函数将输入多项式的系数提取出来，作为向量进行输出。对于例5-6程序也可以用poly2sym()函数实现（和例5-6的计算结果相同），其MATLAB程序如下：

0 f: `: t  o1 ^# U>> syms x
p1=sym2poly(4*x^3+2*x^2+5)
p2=sym2poly(5*x^2+8*x+1)
p3=conv(p1,p2);                                %多项式相乘
( o! {; X) t+ l. J6 c2 Oy=poly2sym(p3)
* `5 J! M* f4 I, X; J
( `1 [9 u: E: l. N3 i1 d: W运行程序后，输出结果如下：
5 ^+ a! E! ?, W% j- C
p1 =
     4     2     0     5
p2 =
$ G# J8 w' O7 W' U/ t. N: h     5     8     1
y =
5 g/ m. ]4 g, P' v% r& l) f20*x^5+42*x^4+20*x^3+27*x^2+40*x+5
/ T" s+ n" y9 G# |* ?
在MATLAB中，使用函数deconv()对多项式进行除法运算。其调用格式为[q, r] = deconv(a, b)，实现解卷积运算。其中a和b为多项式的系数向量，在代数上相当于多项式a除以b，得到的商为q和余多项式r，它们之间的关系为a = conv(b, q) + r。
* w# z) J3 H8 p, I【例5-7】 求多项式 除以多项式 的商和余数，代码如下：
! d# y- l: X/ F
6 `) W: S& Y* b/ L! o* ^>> p1=[4 3 8 1 4];
  {5 F3 `& T- k4 T' sp2=[2 3 1];
) ~* c! U( F8 e8 f[q,r]=deconv(p1,p2);                %多项式p1除以p2
y1=poly2sym(q)                                %商
! }' K. o+ b. O$ L& cy2=poly2sym(r)                                %余数

( {0 i& R( O2 G, w2 |9 Z( a运行程序后，输出结果如下：
- Q& s4 P8 v( `5 ?. j' r% `- j
% u3 o! U+ ^( p: R6 r4 p- x. fy1 =
  _# u. e  O( E. j2*x^2-3/2*x+21/4
y2 =
, Z5 Q. s( g5 z# X-53/4*x-5/4
/ B4 `' G$ M& ]% c( D  b
5.1.4  多项式的导数和积分
7 ~7 d  b, R1 ^: `1 w5 ~$ e+ `' v在MATLAB中，通过函数polyder()和polyint()分别对多项式进行求导和积分。求导和积分互为逆运算，如果先对多项式进行积分，然后再求导，结果仍然为原来的多项式。下面对多项式的求导和积分分别进行讲解。
. h# h# [8 W5 |% P1．多项式的导数
: f; t; \) R  k8 {  P7 P在MATLAB中，采用函数polyder()进行多项式的求导，调用方式如下。
( o- `# v% d3 J0 D        y=polyder(p)：对以向量p为系数的多项式求导。
, P5 Z0 G! R9 N& _5 W8 _. i6 p        y=polyder(a, b)：对以a和b为系数的多项式乘积进行求导。
        [q,d]=polyder(b, a)：返回以b为系数的多项式除以以a为系数的多项式的商的导数，并以q/d格式表示。
. a6 N$ s" D3 C. A【例5-8】 对多项式求导，其MATLAB程序如下：

>> p1=[4 3 2];
p2=[2 2 1];
y1=polyder(p1);                         %对多项式p1求导
2 z. ~) i7 j" ^4 D7 uy1=poly2sym(y1)
( k: w' a! E; h2 F, e: q% cy2=polyder(p1,p2);                        %对多项式p1和p2的乘积求导
1 {" ~5 \' [' c& f9 B8 Py2=poly2sym(y2)
- q% p! h0 y: o/ N5 i3 m# M: P[q,d]=polyder(p1,p2);                 %对多项式p1除以p2的商求导
% F" {9 i! ~: d- M' \0 z; oq=poly2sym(q)
' ~9 G' o8 D8 M9 o4 ^+ E/ Q3 Yd=poly2sym(d)
+ E; X' l1 G" l$ j& ~! T
3 s* Q6 ?$ g# I2 |; \% g3 h运行程序后，输出结果如下：
1 H# P0 ]1 h6 }9 B
y1 =
8*x + 3
: j+ B. B$ ]' W+ ]) Ry2 =
32*x^3 + 42*x^2 + 28*x + 7
9 W) [* J) r* o( V0 o3 v" l7 ^q =
  P% x' a" t) f, P, ~2*x^2 - 1
d =
$ y1 e3 B0 ~7 O, I7 g" h6 m4*x^4 + 8*x^3 + 8*x^2 + 4*x + 1
+ o% ~% ^1 P$ G+ u7 C, f2 L
5 \' S- p6 L& c  s3 G在MATLAB中，通过函数polyder()对多项式进行求导，通过对输入参数和输出参数个数的不同，对相对应的多项式进行求导计算。对于函数[q,d]=polyder(b, a)，相当于对多项式 求导，结果为 。
2．多项式的积分
在MATLAB中，使用函数polyint()对多项式进行积分运算，其调用方式如下。
; |3 Q$ ^8 Y/ c+ Y0 j  m  q        polyint(p, k)：返回以向量p为系数的多项式的积分，积分的常数项为k。
        polyint(p)：返回以向量p为系数的多项式的积分，积分的常数项为默认值0。
) L7 v$ j! m6 s2 K5 E& T【例5-9】 对多项式 进行积分运算，其常数项分别为3和0，其实现的MATLAB程序代码如下：
( w" n" d8 u! W& ~/ {) I6 D) J
, G% X# C- k. S; h* ]! `p1=[3 2 2];
y1=polyint(p1,3);                %对多项式p1进行积分，常数项为3
8 j3 V/ z! d6 m9 u2 Py1=poly2sym(y1)
$ c) Q; C$ o( S3 W, {y2=polyint(p1);                        %对多项式p1进行积分，常数项为0
y2=poly2sym(y2)
. c9 h; Z2 `% Q  N/ _
  p6 c; V* C% s0 w8 O0 ~运行程序后，输出结果如下：
& L$ y) K5 I3 p( y' A
+ c% x$ n4 q* l$ R# o, \y1 =
x^3 + x^2 + 2*x + 3
y2 =
x^3 + x^2 + 2*x
! i' G& A2 L9 R+ I
0 D' L! r$ d7 C' d" I( h通过polyint()函数对多项式进行积分运算，积分的常数项通过参数k进行设置。如果不对参数k进行设置，则k取默认值0。
  W0 l2 \. G- o2 l) _- }5.1.5  多项式展开
- G' N6 o7 j8 R3 Z( f在MATLAB中，有理多项式用它们的分子多项式和分母多项式进行表示，函数residue()可以将多项式之比用部分分式展开，也可以将一个部分分式用多项式之比进行表示。函数residue()的调用方式如下。
! R( o3 Q- K) }2 w! R2 W        [r, p, k]=residue(b, a)：求多项式之比b/a的部分分式展开，函数的返回值r是余数，p是部分分式的极点，k是常数项。如果多项式a没有重根，部分分式展开的形式如下：
- ]2 A/ r0 w5 u% M/ Y; i4 E) }
3 \4 z: S! F& ?5 `# r/ P5 x. b其中向量r、p的长度和向量a、b的长度有如下关系：

当向量b的长度小于a时，向量k中没有元素，否则应满足：
2 L( r4 `1 P6 G: l: H1 j: z
, A) x' j; s& S$ O# \' [        [b, a]=residue(r, p, k)：通过部分分式得到多项式，该多项式的形式为b/a。
2 z: S% o) Z7 @( N1 u+ @6 w7 Q【例5-10】 将多项式 和 展开成几个简单多项式的和。其实现的MATLAB代码如下：
4 Z! q. C& z# [8 a; t8 X
3 z0 J9 Z- y& S- ?2 w; w0 c>> clear all;
clear all;
! g% t( S* ?6 c9 ]. A. qb=[1 -1 -7 -1];                                        %分子多项式
8 \% T" J( p" d6 ^6 ^8 ga=poly([1;5;6]);                                %分母多项式
$ N& `2 g5 m5 b3 d# z[r,p,k]=residue(b,a)                        %进行多项式b/a展开
, Q9 u% j+ S* k' W  d[b1,a1]=residue(r,p,k);                        %通过余数、极点和常数项来求多项式b1/a1
b1=poly2sym(b1)
a1=poly2sym(a1)
b=[1 -1 -7 -1];                                        %多项式a有三重根
a=poly([1;1;1]);                                %分母多项式
[r,p,k]=residue(b,a)                        %展开多项式b/a

9 c% f5 M3 S6 Z! e& t运行程序后，输出结果如下：

r =
% [, r9 i. F! z4 G2 b$ _1 D   27.4000
  -16.0000
& e4 U  ~  ~& u4 V0 _7 d   -0.4000
, }; h4 f8 t8 N9 jp =
    6.0000
$ x1 W2 N3 M3 V% {' P    5.0000
  W6 s* U: b) ^- c3 N    1.0000
! H) y1 [( L7 }9 b) G& A1 Mk =
1 `0 U% T/ I  r" f/ I# b+ I     1
7 m6 A- `9 s2 {1 a( Q+ b1 ?4 mb1 =
# t" ^+ B1 ^( v% `5 V7 ex^3 - x^2 - 7*x - 1
a1 =
x^3 - 12*x^2 + 41*x - 30
r =
    2.0000
   -6.0000
# H" s) w7 u6 j4 |# c+ c& |   -8.0000
$ h# P( G8 `6 l1 K1 W. h4 op =
    1.0000
    1.0000
7 w: s/ c# w% G) f6 U( Y! _    1.0000
: O2 g) D1 N6 W2 qk =
5 M9 }! B" j* D1 s2 o' a: J6 f     1

利用函数[r, p, k]=residue(b, a)将多项式b/a进行展开，结果为余数、极点和常数项。对该多项式进行展开后的结果如下：
: y; }" R+ `) [1 z2 W 将余数、极点和常数项带入函数[b, a]=residue(r, p, k)中，可以求得对应的多项式，并通过b/a的形式给出。
9 X/ `# j0 Y2 M  {2 O' \当多项式a有三重根1时，对多项式进行展开后的结果如下：

lili456

第5章  MATLAB数据分析
& Z# t) u3 S, Z, p5 {4 I. E8 k针对数据分析和处理，MATLAB提供了大量的函数，非常方便和灵活。本章将详细介绍如何利用MATLAB进行一些基本的数据分析，主要包括多项式及其函数，插值，以及函数的极限。MATLAB能够很好地解决多项式运算问题，这些函数用于多项式的建立、多项式求值、多项式乘法和除法、多项式求导和多项式展开和拟合等。插值函数，主要包括一维插值、二维插值、样条插值和高维插值等内容。MATLAB提供了非常强大的函数，可以非常方便和灵活地求得函数的极限。
/ o1 r' o5 Y- S5.1  多项式及其函数
MATLAB提供了一些处理多项式的专用函数，用户可以很方便地进行多项式的建立、多项式求值、乘法和除法运算，以及求多项式的导数和微分、多项式的根、多项式的展开和拟合等。
5.1.1  多项式的建立
" `. f! y: d. |3 D& L9 UMATLAB语言中，对于多项式 ，用多项式的系数按照降幂次序存放在向量 中。顺序必须是从高到低进行排列。例如，多项式 可以用系数向量 来表示。对多项式的操作就转换为对多项式系数向量的操作问题， 次多项式用一个 维的行向量表示，在多项式中缺少的幂次要用“0”来补齐。在MATLAB中，可以采用直接输入多项式系数建立多项式，也可以采用多项式的根来建立多项式，下面分别进行介绍。
1．直接输入多项式系数法
MATLAB中多项式是以向量的形式存储的，输入向量后，MATLAB将按照降幂顺序自动把向量的元素分配给多项式各项的系数。该向量可以是行向量，也可以是列向量。
【例5-1】 使用向量来创建多项式 ，并进行显示。
首先创建系数向量，然后使用函数poly2sym()将该向量转换为多项式，直接进行输出，也可以采用函数disp()进行多项式的显示，代码如下：
) x% Y- D7 S  J1 s
>> clear all;
p1=[4 3 2 1];
) f" W2 u7 ~! J3 H% U* T3 R8 my=poly2sym(p1)        %由向量创建多项式
disp(y)                        %显示多项式

. m1 F9 h7 D4 [8 O( ~运行程序，输出结果如下：

y =
  \7 d2 O: N* A% d2 @6 B4*x^3+3*x^2+2*x+1
4*x^3+3*x^2+2*x+1

2 E3 V4 e  ?, C! {7 E在MATLAB中，多项式的输出采用降幂形式。如果多项式的系数为0，则在输出的时候不显示，可采用函数disp()来显示多项式。
2．由多项式的根来建立多项式
如果多项式的根已知，可以采用函数poly()建立多项式。其调用格式为p=poly(r)，其中r为由多项式的根组成的向量，p为输出的多项式的系数向量。
! X* G7 q" H6 Z+ M" T【例5-2】 已知某多项式的根为2、3、4，求该多项式。代码如下：

  t, A# p, j( P* c; v>> r=[2 3 4];
1 B1 K/ H) ?! @% F+ ^5 rp=poly(r);                                %由多项式的根创建多项式
+ _( s" f! j2 r7 c2 L6 Fy=poly2sym(p)                        %显示多项式

运行程序后，输出结果如下：

! Q. C6 M# i  M. j: ny =
x^3-9*x^2+26*x-24
! L  J  |9 A1 g# j& s/ a) f
在程序中，函数poly()通过多项式的根创建多项式，多项式的根向量为r。通过函数poly2sym()对创建的多项式进行显示。
9 a# w9 H4 B% {  K; b% Z5.1.2  多项式的求值与求根
在MATLAB中，通过函数polyval()和polyvalm()可以对多项式进行求值，两者的区别为前者是代数多项式求值，后者是矩阵多项式求值。通过函数roots()对多项式进行求根，如果已经知道多项式的根，也可以通过函数poly()建立相对应的多项式。下面分别进行      介绍。
; M+ I4 O0 J5 p9 g" @1．多项式求值
$ @6 V( k7 y% E  y) d在MATLAB中，提供了两个函数对多项式进行求值，函数polyval()和polyvalm()。函数polyval()以数组或矩阵中的元素为计算单位，函数polyvalm()以矩阵为计算单位。
$ Y7 A# \+ b& j( G函数polyval()的调用方式为y=polyval(p, x)，其中参数p为行向量形式的多项式，参数x为带入多项式的值。参数x可以是标量，也可以是向量和矩阵。如果参数x为向量或矩阵，则该函数对向量或矩阵中的每一个元素计算多项式的值，其返回值y也分别为向量或矩阵。
【例5-3】 求多项式 在点2、3、4、5的值。代码如下：

- q+ k9 Y3 R; t( p0 l/ }( [- ]! D>> clear all;
p=[1 -1 -6];                %多项式的系数向量
x=2:5;
& t4 |& P- e: f5 W2 vy=polyval(p,x)                %求多项式在x处的值
2 l7 d$ Q3 y& Z( R1 I5 X
4 o% R3 m+ g( e% |" O' ~# }( h% k. p% @运行程序后输出结果如下：
4 i- O/ a6 d1 t+ g
2 v  z+ B8 r( G9 `& Gy =
-4     0     6    14

函数polyvalm()的调用方式为y=polyvalm(p, x)，其中参数p为行向量形式的多项式，参数x必须为方阵，输出结果仍然为方阵。
【例5-4】 求 时，多项式 的值。
利用函数polyvalm()时，输出结果计算公式为   ，常数值变为常数乘以相同阶次的单位矩阵。如果采用函数polyval()，计算矩阵中每个元素对应的多项式的值。下面分别采用函数polyvalm()和polyval()对该矩阵进行计算，代码如下：

" [8 s; n! W3 P+ }>> x=[1 2 ;3 4];
p=[2 3 4];
$ h! \% Y" P# U# {: Qy1=polyvalm(p,x)                 %采用polyvalm()函数，以矩阵为计算单位
x=[1 2 ;3 4];
' ]  i; S5 Y( O% e% r% gp=[2 3 4];
- y' H9 N" L) @y2=polyval(p,x)                 %采用polyval()函数，以矩阵的元素为计算单位

8 v+ _$ I% O7 y2 e6 J0 V) x: n4 x运行程序后，输出结果如下：

% V; r' V9 m3 o, s! by1 =
, h! u  [6 C8 `" v/ V            21    26
            39    60
y2 =
7 m  W7 {! B! f9 [" w  f            9     18
            31    48

! Y% l/ R$ j+ z* y- j5 s当采用函数polyval()时，虽然输入参数是矩阵，但在计算时将矩阵的每个元素分别输入多项式，计算对应的输出。
+ V6 C+ |  p/ P! _- _$ f; _2．多项式求根
在MATLAB中，利用roots()函数来求多项式的根，其调用格式为x=roots(p)，其中参数p为多项式系数，输出参数x为多项式的根。对于n次多项式具有n个根，这些根可能是实根，也可能是共轭复根。在MATLAB中，如果已经知道多项式的根，可以利用函数poly()求多项式的系数，其调用格式为y=poly(x)，输入参数x为根，输出参数y为得到的多项式系数向量。
【例5-5】 求多项式 的根，以及以4和5为根的多项式。代码如下：
0 ?! h1 _+ J) d! Y& x
>> clear all;
7 I3 M! m+ H8 ^p=[1 0 0 -1 -6];
/ \" [1 _7 J3 G6 s8 g  ~8 C/ kx1=roots(p)                 %对多项式p求根
- [# t* }3 l+ L0 ?& tx2=[4 5];
y=poly(x2);                 %求以x2为根的多项式
y=poly2sym(y)
& @3 I3 k- o1 L
) {, Y% x4 Q% Q6 z! s: R& w+ F运行程序后，输出结果如下：
) o4 E" B% h/ c2 }" j; R
& q, l1 O* w; p# n* I# A/ X% Ax1 =
   1.6638         
  -0.1021 + 1.5684i
$ _/ X2 p) i1 \6 @  -0.1021 - 1.5684i
1 k: m+ ^& z6 c' t+ N6 m" t  -1.4597         
( _9 y. B3 F! `2 my =
x^2 - 9*x + 20
' T; b0 ?: l1 E, N0 r8 c+ z
利用函数roots()计算多项式的根，非常方便，函数的返回值x是一个向量，其长度等于多项式的根的个数。
7 i, [- `+ x1 {" T) @6 W/ u

lili456

前    言
MATLAB软件是由美国Mathworks公司发布的主要面向科学计算、数据可视化、系统仿真及交互式程序设计的高科技计算环境。由于MATLAB功能强大，简单易学，并且对问题的描述和求解符合人们的思维方式和数学表达习惯，所以它已经成为高校教师、科研人员和工程技术人员的必学软件。使用MATLAB，可极大地提高人们的工作效率和质量。
, v' A) ^: j0 ~8 V2 U6 l# q% pMATLAB软件代表了当今国际科学计算软件的先进水平，应用领域非常广泛。很多人都希望将MATLAB强大的数值计算和分析功能应用于自己的项目和实践中，从而可以直观、方便地进行分析、计算和设计工作。编写这本书的目的，就是为了向读者全方位介绍MATLAB编程和开发技术。
本书由浅入深，全面、系统地介绍了MATLAB基础、科学计算、数据可视化、编程、Simulink仿真技术、高级应用及常用的工具箱等内容。书中的每一章都提供了大量的实例程序，以方便读者进行练习和学习，每个例程都经过精挑细选，具有很强的针对性，适合各个阶段的读者学习。本书既注重基础知识，又非常注重实践，读者可以快速上手并迅速提高。通过本书的学习，读者不仅可以全面掌握MATLAB编程和开发技术，还可以提高快速分析和解决实际问题的能力，从而能够在最短的时间内，以最好的效果解决实际的工程和科学问题，提升工作效率。
本书的特点
1．每章都提供对应的教学视频，学习高效、直观
6 A' R) l* S& A9 m$ j为了便于读者高效、直观地学习本书中的内容，作者对每章的重点内容都特意制作了教学视频，这些视频和本书的实例文件一起收录于配书DVD光盘中。
9 P1 N1 J. E0 i! N& E' C5 Q2．结构合理，内容全面、系统
2 Q# I6 H' W3 O3 q. ]本书详细介绍了MATLAB编程、数据分析和处理、数据可视化、Simulin仿真、GUI编程开发及常用的工具箱，将实际项目开发经验贯穿于全书，思想和内容都非常丰富。在内容的安排上，则根据读者的学习习惯和内容的梯度合理安排，更加适合读者学习。
$ V; B7 W: V" ^3．叙述详实，例程丰富
/ r2 @+ t1 u6 q本书有详细的例程，每个例子都经过作者的精挑细选，有很强的针对性。书中的程序都有完整的代码，而且代码非常简洁和高效，便于读者学习和调试。读者也可以直接重用这些代码来解决自己的问题。
4．结合实际，编程技巧贯穿其中
MATLAB编程非常灵活，所以本书写作时特意给出了大量的实用编程技巧，这些技巧的灵活使用，将会让你事半功倍。
* k0 i. c, V5 Y) H' c5．语言通俗，图文并茂
( Z* _. Y4 M5 w) b) \对于程序的运行结果，本书给出了大量的图片。本书不仅注重基础知识，而且非常注重实践，让读者快速上手，迅速掌握MATALB知识。
. K& J2 ?; m9 W& J( s" d! Z0 X本书内容体系
本书共23章，分为7篇，各篇对应的章节和具体内容介绍如下。
第1篇包括第1～4章，主要介绍MATLAB的基础知识，讲解MATLAB 2010a的安装和基本操作，MATLAB的数据类型和运算符，数组和矩阵及字符串等操作。
第2篇包括第5～8章，主要介绍利用MATLAB进行科学计算，包括多项式、插值、极限等基本数据分析，微积分运算、概率论和数理统计，以及MATLAB的符号计算功能。
第3篇包括第9章和第10章，主要介绍MATLAB的数据可视化，包括二维数据可视化和三维数据可视化，同时讲解了图形的标注、特殊图形的绘制，以及三维图形的视角、色彩和光照效果等。
- E& ^3 V* u+ x& [/ f+ J第4篇包括第11章和第12章，主要介绍MATLAB编程，包括脚本M文件和函数M文件，以及程序的流程控制，最后介绍了程序的调试、程序的性能分析和常用的编程技巧等。
第5篇包括第13章和第14章，主要介绍利用Simulink进行系统的仿真，包括Simulink建模的原理、常用操作、基本模块库、子系统的封装技术、Simulink调试器和S-函数等。
第6篇包括第15～18章，主要介绍MATLAB的一些高级应用，例如图形句柄、利用GUIDE建立图形用户界面、文件I/O操作及MATLAB的编译器等。
第7篇包括第19～23章，主要介绍MATLAB的常用工具箱和与Word和Excel的接口，包括信号处理工具箱、小波分析工具箱、图像处理工具箱、神经网络工具箱。
' r) `( a2 Q/ P3 }" M本书读者对象
, |9 q; c% s" Q' G  _4 U* r        MATLAB初学者；
6 s. T" J" q; m5 U8 U. D        想全面、系统地学习MATLAB的人员；
6 `( o& |. v& Y7 H3 a! g        MATLAB技术爱好者；
        利用MATLAB进行编程和开发的技术人员；
) J5 i! K0 R: S5 l0 N        大中专院校的学生和老师；
        相关培训学校的学员。
本书作者
本书由东北大学机械电子工程研究所的赵海滨主笔编写。其他参与编写的人员有武冬、郅晓娜、孙美芹、卫丽行、尹翠翠、蔡继文、陈晓宇、迟剑、邓薇、郭利魁、金贞姬、李敬才、李萍、刘敬、陈慧、刘艳飞、吕博、全哲、佘勇、宋学江、王浩、王康、王楠、杨宗芳、张严虎、周玉、张平、张靖波、周芳、杨罡、于海滨、张晶杰、张利峰、杨景凤、陈锴、郑剑锋、叶佩思、张涛、赵东彪、王双。在此表示感谢！
在此感谢我的父母、家人、研究所的老师，以及所有帮助过我的人。由于时间仓促，笔者水平有限，书中难免存在遗漏和不足之处，恳请广大读者提出宝贵意见。
* I3 _( d* e$ H+ C/ \
6 k% d  f* y, ^: ~编著者
1 H' f; T# q+ }9 T& @

lili456

前    言
3 ~+ L2 g" T6 p' \3 fMATLAB软件是由美国Mathworks公司发布的主要面向科学计算、数据可视化、系统仿真及交互式程序设计的高科技计算环境。由于MATLAB功能强大，简单易学，并且对问题的描述和求解符合人们的思维方式和数学表达习惯，所以它已经成为高校教师、科研人员和工程技术人员的必学软件。使用MATLAB，可极大地提高人们的工作效率和质量。
MATLAB软件代表了当今国际科学计算软件的先进水平，应用领域非常广泛。很多人都希望将MATLAB强大的数值计算和分析功能应用于自己的项目和实践中，从而可以直观、方便地进行分析、计算和设计工作。编写这本书的目的，就是为了向读者全方位介绍MATLAB编程和开发技术。
本书由浅入深，全面、系统地介绍了MATLAB基础、科学计算、数据可视化、编程、Simulink仿真技术、高级应用及常用的工具箱等内容。书中的每一章都提供了大量的实例程序，以方便读者进行练习和学习，每个例程都经过精挑细选，具有很强的针对性，适合各个阶段的读者学习。本书既注重基础知识，又非常注重实践，读者可以快速上手并迅速提高。通过本书的学习，读者不仅可以全面掌握MATLAB编程和开发技术，还可以提高快速分析和解决实际问题的能力，从而能够在最短的时间内，以最好的效果解决实际的工程和科学问题，提升工作效率。
本书的特点
2 g( R9 j" m. x! `5 i6 Y8 j1．每章都提供对应的教学视频，学习高效、直观
8 ?( Z  U6 w+ |# M/ O! T; S9 K/ Y为了便于读者高效、直观地学习本书中的内容，作者对每章的重点内容都特意制作了教学视频，这些视频和本书的实例文件一起收录于配书DVD光盘中。
3 g6 g) b  @$ E6 y+ i7 Q2．结构合理，内容全面、系统
本书详细介绍了MATLAB编程、数据分析和处理、数据可视化、Simulin仿真、GUI编程开发及常用的工具箱，将实际项目开发经验贯穿于全书，思想和内容都非常丰富。在内容的安排上，则根据读者的学习习惯和内容的梯度合理安排，更加适合读者学习。
9 n0 W1 O1 A. |3．叙述详实，例程丰富
4 p8 M2 Z$ c, c: y4 A- s9 a1 J本书有详细的例程，每个例子都经过作者的精挑细选，有很强的针对性。书中的程序都有完整的代码，而且代码非常简洁和高效，便于读者学习和调试。读者也可以直接重用这些代码来解决自己的问题。
4．结合实际，编程技巧贯穿其中
MATLAB编程非常灵活，所以本书写作时特意给出了大量的实用编程技巧，这些技巧的灵活使用，将会让你事半功倍。
3 Q8 P3 [7 d" C  Y5．语言通俗，图文并茂
  t! L' @! n% n6 B' v, ^+ D* X对于程序的运行结果，本书给出了大量的图片。本书不仅注重基础知识，而且非常注重实践，让读者快速上手，迅速掌握MATALB知识。
本书内容体系
本书共23章，分为7篇，各篇对应的章节和具体内容介绍如下。
4 S& |* ~! @) D# O$ ?) a! W" F! s第1篇包括第1～4章，主要介绍MATLAB的基础知识，讲解MATLAB 2010a的安装和基本操作，MATLAB的数据类型和运算符，数组和矩阵及字符串等操作。
) E  X6 B8 n* @, }/ _2 b4 {; e第2篇包括第5～8章，主要介绍利用MATLAB进行科学计算，包括多项式、插值、极限等基本数据分析，微积分运算、概率论和数理统计，以及MATLAB的符号计算功能。
第3篇包括第9章和第10章，主要介绍MATLAB的数据可视化，包括二维数据可视化和三维数据可视化，同时讲解了图形的标注、特殊图形的绘制，以及三维图形的视角、色彩和光照效果等。
第4篇包括第11章和第12章，主要介绍MATLAB编程，包括脚本M文件和函数M文件，以及程序的流程控制，最后介绍了程序的调试、程序的性能分析和常用的编程技巧等。
( ]/ _1 G# |. A  i2 h/ U0 g  A第5篇包括第13章和第14章，主要介绍利用Simulink进行系统的仿真，包括Simulink建模的原理、常用操作、基本模块库、子系统的封装技术、Simulink调试器和S-函数等。
5 }+ V+ G! p7 g. ?  D第6篇包括第15～18章，主要介绍MATLAB的一些高级应用，例如图形句柄、利用GUIDE建立图形用户界面、文件I/O操作及MATLAB的编译器等。
$ U- N+ ^- ~/ n: s第7篇包括第19～23章，主要介绍MATLAB的常用工具箱和与Word和Excel的接口，包括信号处理工具箱、小波分析工具箱、图像处理工具箱、神经网络工具箱。
, q! o( A; q. c  S# ]本书读者对象
$ J9 b0 O# G, t6 f        MATLAB初学者；
9 W: X+ f; I/ [3 r0 l: k        想全面、系统地学习MATLAB的人员；
        MATLAB技术爱好者；
        利用MATLAB进行编程和开发的技术人员；
        大中专院校的学生和老师；
  v3 M7 x1 t. s2 T$ F% Y/ d        相关培训学校的学员。
% M6 _! e% C3 ?4 ]% C本书作者
4 g( h$ a  E* d3 k3 j" Q/ Q本书由东北大学机械电子工程研究所的赵海滨主笔编写。其他参与编写的人员有武冬、郅晓娜、孙美芹、卫丽行、尹翠翠、蔡继文、陈晓宇、迟剑、邓薇、郭利魁、金贞姬、李敬才、李萍、刘敬、陈慧、刘艳飞、吕博、全哲、佘勇、宋学江、王浩、王康、王楠、杨宗芳、张严虎、周玉、张平、张靖波、周芳、杨罡、于海滨、张晶杰、张利峰、杨景凤、陈锴、郑剑锋、叶佩思、张涛、赵东彪、王双。在此表示感谢！
在此感谢我的父母、家人、研究所的老师，以及所有帮助过我的人。由于时间仓促，笔者水平有限，书中难免存在遗漏和不足之处，恳请广大读者提出宝贵意见。

编著者

lili456

11.1.1  M文件的创建        388
11.1.2  脚本M文件        388
5 ^  U0 s; a6 Z9 m2 H11.1.3  函数M文件        390
( C( G$ A$ `2 r' {+ y6 ~4 b. U11.1.4  函数的参数传递        393
" {1 l" _1 [! R* N+ ?8 `7 i, p% U11.2  流程控制        397
, a, E+ |6 a* @: d0 K2 P9 V7 z% j11.2.1  变量        397
, k; A: P& c! g  d$ ?( W- f11.2.2  顺序结构        399
3 i$ _; X$ [- m6 }7 f11.2.3  分支结构        399
11.2.4  循环结构        401
% U6 i% ~% D: K1 E4 [11.2.5  try…catch语句        404
9 ]$ S6 }. Z" K0 }, a. D, A11.2.6  人机交互函数        405
11.3  函数类型        408
3 M/ p. P6 Q8 d11.3.1  主函数        409
11.3.2  子函数        409
2 P' Q4 y( A* s+ g  G11.3.3  嵌套函数        410
11.3.4  私有函数        411
11.3.5  重载函数        412
11.3.6  匿名函数        414
11.3.7  函数句柄        419
/ g/ p. g, y- }8 _9 J" p8 Q11.4  P码文件和ASV文件        420
( ~& \/ T! t5 P; u. C0 B11.4.1  P码文件        420
11.4.2  ASV文件        422
0 O% E- N* C: y) j: r11.5  本章小结        423
0 o8 |0 b. e: @) x+ p* n9 n) R第12章  程序调试和编程技巧（  教学视频：33分钟）        424
12.1  M文件调试        424
12.1.1  出错信息        424
" X3 |% ^3 K* ?2 B# O12.1.2  直接调试法        424
12.1.3  工具调试法        425
' {; v) d# X" @! U2 Z- E: C: q12.1.4  错误处理        430
$ b- {# q% r/ F) S! J12.2  M文件性能分析        434
12.2.1  Code Analyzer工具        434
12.2.2  Profiler分析工具        436
12.3  编程技巧        438
' `% L9 G' K; B+ f8 h9 R; p/ ?12.3.1  程序执行时间        438
12.3.2  编程技巧        438
12.3.3  小技巧        442
12.4  本章小结        443
( ]9 v, j' ?! E! [" c. u0 f第5篇  MATLAB仿真
* e: R  S* y7 k第13章  Simulink基本知识（  教学视频：61分钟）        446
13.1  Simulink概述        446
13.1.1  Simulink的概念        446
4 u! Y2 b' J' t4 ]13.1.2  Simulink的应用和特点        446
8 ^& Y; Z2 P. w; s) G13.2  Simulink的基本操作        447
13.2.1  启动Simulink        447
$ W& V' E/ D9 x, H' c! Y7 K13.2.2  选择模块        448
13.2.3  模块的连接        449
$ H' W( d; p/ v$ U6 \) ]6 f13.2.4  模块的基本操作        449
13.2.5  模块参数设置        450
$ K/ [; T* o* b  `) W  m13.2.6  仿真器设置        450
13.2.7  运行仿真        451
! R4 z: `3 n8 J6 @, i13.3  常用的模块库        452
13.3.1  Simulink常用模块子集        452
0 w7 F! X0 ?  {1 D( ]4 H13.3.2  连续时间模块子集        453
" c  n  G( i1 C3 I& Q' N( {13.3.3  非连续时间模块子集        454
' o4 E* Q4 h: K8 a% ]13.3.4  离散时间模块子集        455
13.3.5  逻辑和位操作模块子集        456
7 y  |3 x. C1 r! F" `13.3.6  查表模块子集        457
13.3.7  数学运算模块子集        459
; O+ X: X- n$ O" f) \) }" z13.3.8  端口和子系统模块子集        459
13.3.9  信号特征模块子集        460
3 g# y/ {8 [9 f8 g: a3 D' C+ G13.3.10  信号路径模块子集        462
( j1 `# v3 @) f8 Q+ o: k13.3.11  Sinks模块子集        463
13.3.12  信号源模块子集        464
7 ~; k. p! T9 o- [% N2 N& w13.3.13  用户定义模块子集        465
$ p1 s2 e0 ^9 C: I" x- |13.4  子系统及其封装        466
  F7 s0 ?7 E+ p! I& H13.4.1  子系统        466
13.4.2  子系统的封装        467
13.5  Simulink模型工作空间        469
13.6  本章小结        470
1 H$ u4 j$ z% y% @; l, L5 T第14章  Simulink建模和S-函数（  教学视频：32分钟）        471
14.1  回调函数        471
14.1.1  模型回调函数        471
14.1.2  模块回调函数        472
8 `# o1 n6 z/ H6 }5 A14.2  运行仿真        474
14.2.1  仿真参数的设置        474
14.2.2  仿真的出错信息        476
3 F# p! C% w1 w14.2.3  使用MATLAB命令运行仿真        476
+ W5 u& p1 l# ?8 D14.3  模型的调试        478
14.3.1  Simulink调试器        478
1 ?7 g9 g: T# ^* t3 f1 ^14.3.2  命令行调试        479
14.4  S-函数建模        479
, z2 a# f3 F- h7 H9 P14.4.1  S-函数介绍        480
14.4.2  S-函数工作原理        480
14.4.3  M文件的S-函数        480
- M! `7 w. I4 l; y' J. y- [14.4.4  S-函数实例分析        481
1 O  k9 a  r' y1 D14.5  本章小结        484
第6篇  MATLAB高级应用
第15章  GUI编程开发（  教学视频：70分钟）        486
! i1 G) B2 i8 W' W' p! v15.1  图形句柄        486
15.1.1  MATLAB图形系统        486
' u+ w+ z) ]/ n15.1.2  图形句柄        487
' f2 B) E8 f" K5 q15.1.3  图形对象的属性        487
15.2  图形对象        487
+ H" o5 g: [* `2 ?8 t15.2.1  创建图形对象        487
/ k7 A5 F, L5 S0 |2 K& K, U/ r15.2.2  获取对象的属性        488
- I/ t5 \/ Q1 f1 ?+ }9 o15.2.3  设置对象的属性        489
- y5 C3 M- @2 }( a! y/ q15.2.4  对象的基本操作        491
2 B0 M9 m: y# V! U( a( ]5 f15.2.5  root根对象        494
15.2.6  figure对象        495
& r$ |2 g3 ?( @" }15.2.7  axes坐标轴对象        495
15.2.8  核心图形对象        496
15.3  用户接口对象        499
15.3.1  uicontrol对象        499
) V, z- h4 y: O2 D. S! F; G15.3.2  uimenu对象        500
/ y0 ^/ S$ e' R' I4 n' a15.3.3  uicontextmenu对象        502
15.3.4  uitoolbar对象        503
5 v3 \5 P- f) ?! M15.3.5  uibuttongroup对象        506
15.3.6  uipanel对象        506
" U$ {, E$ ^$ l; _0 D: m( J+ w15.3.7  uitable对象        506
" d. R8 X! Q' j1 d6 i15.4  常用的对话框        507
15.4.1  消息对话框        508
/ @( m9 L. B+ L5 a" E15.4.2  错误对话框        508
15.4.3  警告对话框        509
- y* z& [" F, g+ b; w, D15.4.4  帮助对话框        509
15.4.5  输入对话框        510
15.4.6  列表对话框        511
3 |% N7 N" B) C2 P* g6 O15.4.7  问题对话框        512
2 x6 L/ N- m8 g' a15.4.8  进度条设置对话框        513
15.4.9  路径选择对话框        514

4 |5 e( H+ X% v8 c/ F