MATLAB应用大全 书连载

lili456

程序员典藏大系
" T+ V# _* p/ r( Z( U; x" e0 w
MATLAB应用大全

赵海滨  等编著
& f2 l9 }+ N( z9 k( [( v

+ F" |+ g+ L" M9 y

4 \* F1 f3 A4 q6 \( v8 k8 N) r9 @


, b2 k& d7 C' A1 I
) O5 ?2 Q" B1 R- Q7 M7 T





5 W; G$ O1 ~9 y, ?
. e$ D0 _- F  t/ \) _1 z' W

清 华 大 学 出 版 社
# k8 v- Z9 }# p# D& V! ?北  京
$ R% p8 m4 }8 K& i- I9 s( J& W+ G9 E内 容 简 介
4 C, \6 d8 G# W, m) E7 s" j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。
  `9 V1 C5 a. ^: X+ ^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。
% S2 [, k( p: a* h' q" H
& S* G4 S! e8 t, ^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。
版权所有，侵权必究。侵权举报电话：010-62782989  13701121933
  V9 U: a9 V$ z4 d6 t  S% w( i& j

图书在版编目（CIP）数据
) ^6 f  g* ?. X  P. \8 [$ J
MATLAB应用大全 / 赵海滨等编著. —北京：清华大学出版社，2012.3
ISBN 978-7-302-27616-6

9 A, e' d. ^7 O- a2 KⅠ. ①M…  Ⅱ. ①赵…  Ⅲ. ①Matlab软件  Ⅳ.  ①TP317
: Y( ~( o4 L" ^4 a7 y  x
0 L+ h" b" v" M3 k1 A中国版本图书馆CIP数据核字（2011）第271712号

  L* u, M, c  x0 T- d责任编辑：夏兆彦
, U( z- ?7 M% z! K* I2 @5 D% x责任校对：徐俊伟
% r! Q0 Q/ Q5 h% D6 h: s. ~责任印制：

7 P7 I% B1 W* e- p出版发行：清华大学出版社       
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% v( S4 n8 c: h1 Y) p地    址：北京清华大学学研大厦A座                邮    编：100084
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" D, V7 \# Q$ N1 N9 }6 {9 @& j          （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
印    数：1～5000
2 H- z$ J/ Y1 C4 \. ^7 y& T4 C" n定    价：25.00元
产品编号：043740-01
/ B7 \: o" m/ k! O# b! e! b
当当地址：http://product.dangdang.com/product.aspx?product_id=22704305

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lili456

/ r3 I/ a2 E8 C# m  h& d) c
  u/ t) _% c+ F' e+ s  d3 E. l5.1.3  多项式乘法和除法
. q! d" x4 {' V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。
% A2 d1 N* \0 K7 L【例5-6】 求多项式 和 的乘积。采用函数conv()实现，其MATLAB程序如下：
; S& \4 s, C. G2 T. x8 k) e- r! @
p1=[4 2 0 5];                        %缺少的幂次用0补齐
p2=[5 8 1];
y1=poly2sym(p1)
y2=poly2sym(p2)
p3=conv(p1,p2);                        %多项式相乘
y=poly2sym(p3)
8 z3 Y, U4 j4 ~8 f) W
运行程序后，输出结果如下：

y1 =
4 [  U+ N$ a! f4*x^3+2*x^2+5
y2 =
5*x^2+8*x+1
) z- y" `; x2 J! Y( h9 vy =
20*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：

8 c  S7 S0 I0 i, }  b6 e& _/ u: l>> syms x
% E) I0 H! L( I  Q& kp1=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
" @' d5 ?5 K5 J: t, i2 a  ly=poly2sym(p3)

运行程序后，输出结果如下：
6 Y7 w) v- P, q, d9 g
p1 =
" v2 Y) J- W) `) ?; \* a% b: |5 W& n     4     2     0     5
p2 =
9 C. P& P$ D" Q* [2 m     5     8     1
y =
20*x^5+42*x^4+20*x^3+27*x^2+40*x+5
0 |6 P) z* q9 n: }6 }
, ^7 A$ i2 ^5 }/ U9 ?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。
( I4 R: c/ b6 Q4 ^+ |: b  I【例5-7】 求多项式 除以多项式 的商和余数，代码如下：

>> p1=[4 3 8 1 4];
! P; l, z3 @; S4 i0 q" P( y: op2=[2 3 1];
( |$ `7 L( {1 ~* J[q,r]=deconv(p1,p2);                %多项式p1除以p2
' q/ h( b  I  r, cy1=poly2sym(q)                                %商
/ N7 x1 t9 ~" Q" l7 z! E8 q6 |+ Cy2=poly2sym(r)                                %余数
& G5 R! s, E5 P- Y
运行程序后，输出结果如下：

/ [- l  W) w2 t3 i4 b0 o5 t; ly1 =
2*x^2-3/2*x+21/4
y2 =
-53/4*x-5/4

5.1.4  多项式的导数和积分
$ i" ~) Z, W& I: ]9 A' ^0 T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。
# K. v5 t% `" T' E3 K6 O* P3 d1．多项式的导数
: j5 J9 h( ?9 I* E8 S5 p/ Y$ \在MATLAB中，采用函数polyder()进行多项式的求导，调用方式如下。
* ?6 N2 N! p, s0 |, g- d        y=polyder(p)：对以向量p为系数的多项式求导。
        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。
7 p& f: ^0 i$ R* T4 j" q【例5-8】 对多项式求导，其MATLAB程序如下：
) Q% g2 _2 \4 P: O% I+ X3 [
$ }+ t" j2 \7 W. M2 Z>> p1=[4 3 2];
9 `5 {5 b/ J5 q/ Rp2=[2 2 1];
7 }6 m) @# y# [$ Fy1=polyder(p1);                         %对多项式p1求导
y1=poly2sym(y1)
y2=polyder(p1,p2);                        %对多项式p1和p2的乘积求导
y2=poly2sym(y2)
/ |7 i, w4 A# N[q,d]=polyder(p1,p2);                 %对多项式p1除以p2的商求导
* B. O* K+ \/ c; @9 E* V* W# a% Cq=poly2sym(q)
1 W8 q. p) U  C! v: {2 h, Kd=poly2sym(d)
5 _& n/ A+ t# ~8 s
4 r5 N8 y2 j2 G  Y1 \0 a9 l运行程序后，输出结果如下：
3 _9 \% l: [: R( J+ y
y1 =
8*x + 3
y2 =
! X# Q0 W7 H- k) n" |+ n32*x^3 + 42*x^2 + 28*x + 7
) g% e& T) J: |3 Rq =
2*x^2 - 1
d =
4*x^4 + 8*x^3 + 8*x^2 + 4*x + 1

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 。
) \, U9 @, }+ H9 t! n2．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。
        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。
【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：

. j, K9 R1 j0 ]6 r1 X% hp1=[3 2 2];
, ]$ z! V0 f, z. @( b# Dy1=polyint(p1,3);                %对多项式p1进行积分，常数项为3
y1=poly2sym(y1)
y2=polyint(p1);                        %对多项式p1进行积分，常数项为0
y2=poly2sym(y2)
8 p6 j6 [' K6 j( p' v1 [: q
运行程序后，输出结果如下：

! V1 E" S% M  j# H3 u' B2 ey1 =
- \% R3 p- Y! W1 t+ J' e3 G$ Y" mx^3 + x^2 + 2*x + 3
4 B+ x! k+ `0 L' ^: ~- Xy2 =
$ a* ]5 F  R9 P+ z- }' b* ix^3 + x^2 + 2*x

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。
5.1.5  多项式展开
0 n& l# V4 K3 Q9 n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。
( |  `, v' D% I) q. c; u        [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：
5 r9 U# x9 }( H* M2 X1 a
其中向量r、p的长度和向量a、b的长度有如下关系：
5 m5 l. F! v7 z
) z/ X0 c9 a" J$ ?' g- P! O# ]* \当向量b的长度小于a时，向量k中没有元素，否则应满足：

* W8 X- Y8 `( b1 W% F. d        [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。
【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：
1 n8 P5 w* E7 R: K$ k% i
2 O8 _, A6 @$ v  F8 O9 g1 i3 t>> clear all;
! ^1 s4 _  |* K9 T) t* z2 dclear all;
( D5 d' J* k" p! i% a0 t6 yb=[1 -1 -7 -1];                                        %分子多项式
a=poly([1;5;6]);                                %分母多项式
- K( Z( A  ]' S/ R6 d[r,p,k]=residue(b,a)                        %进行多项式b/a展开
[b1,a1]=residue(r,p,k);                        %通过余数、极点和常数项来求多项式b1/a1
0 i% J+ n- j3 W4 r* Gb1=poly2sym(b1)
a1=poly2sym(a1)
* |$ @7 Z$ z: Rb=[1 -1 -7 -1];                                        %多项式a有三重根
a=poly([1;1;1]);                                %分母多项式
- P5 b6 v! J0 J: k' ^[r,p,k]=residue(b,a)                        %展开多项式b/a
' d# G- X' K$ b8 ]1 V0 Y" I$ u. v
! A; |, I4 T: [/ c3 l运行程序后，输出结果如下：

6 s- G3 J) [$ X0 E1 Q" o7 Kr =
   27.4000
  -16.0000
4 ~& [1 j% f- E$ x   -0.4000
p =
    6.0000
    5.0000
7 C2 ~+ Y- _" |, z- w7 b9 j- C    1.0000
% B: {9 \0 k1 [6 Rk =
. [# D7 o% D% V6 N     1
b1 =
5 c8 B6 b0 Q- d% Bx^3 - x^2 - 7*x - 1
5 q$ Z$ Y+ e0 d! G# \% ya1 =
9 j, N( d6 y) S- c% {# j& G( ax^3 - 12*x^2 + 41*x - 30
0 M& u/ x& b$ B- i6 |r =
- Y' {. W) F# R7 D1 I' X3 D+ v    2.0000
   -6.0000
: h+ Y- T0 [/ ~0 X* t$ M   -8.0000
p =
. z2 u( @* V5 j    1.0000
    1.0000
    1.0000
2 n. w$ K, [2 s" |) Ok =
; ~3 s( S! h7 Y+ j4 y' ]     1
' D/ Q( h8 q3 y. x; [* C
' x' k# I4 j: g# f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：
6 N9 K* g( i# ?" u+ k1 }  v8 G 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。
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：
6 A- d# R0 m3 f3 ]9 f2 h



9 I" _1 W+ R( U

lili456

第5章  MATLAB数据分析
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。
5.1  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
! O# t3 ~" h# W) ?* ^3 xMATLAB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。
& @' i" t( V+ b+ X4 ^2 O1．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：

! C* {; [3 ~+ b+ M( \>> clear all;
p1=[4 3 2 1];
y=poly2sym(p1)        %由向量创建多项式
' G" A) _5 M0 `disp(y)                        %显示多项式
( v4 Z, v" Y# \, u
' p# h; ]" [0 r" J4 p9 x运行程序，输出结果如下：
; Z( G$ y1 |9 m1 G6 O  m9 @& `5 U! B) U
) n- U% M# ?/ E$ c4 q% N8 Ly =
4 }! {6 ~$ ^9 ^3 {# u$ n* {4*x^3+3*x^2+2*x+1
4*x^3+3*x^2+2*x+1

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
$ i5 n) P: z7 H' l; k  x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。
7 X+ j* Q! F6 G  V9 ]  ?【例5-2】 已知某多项式的根为2、3、4，求该多项式。代码如下：

>> r=[2 3 4];
p=poly(r);                                %由多项式的根创建多项式
4 b$ M( C  G2 n7 K3 ^, g) d% v! @y=poly2sym(p)                        %显示多项式
* ~. ?! _/ g+ u6 V6 m% q" ?
( G5 P1 d# {! X" d' G2 _2 ?  i运行程序后，输出结果如下：

. \; @  x  H* T( p9 m' {5 zy =
/ H2 |! L" [4 w, Yx^3-9*x^2+26*x-24

2 z8 q8 B  [# U7 N& v0 ~; j4 [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。
* M, T1 y. O! _, n; h# J4 R5.1.2  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。
0 t# A* ~8 Q" z4 c% T1．多项式求值
' O3 W9 M# }' J/ F1 g; Y8 S! Y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。
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。
  \' M: f! x4 y" S【例5-3】 求多项式 在点2、3、4、5的值。代码如下：
6 r: W8 I3 p8 y# x0 e' P  @
>> clear all;
( ~  \2 i9 B; T  C0 f: Bp=[1 -1 -6];                %多项式的系数向量
x=2:5;
% ]  o7 Y: y/ O+ a; z  d& By=polyval(p,x)                %求多项式在x处的值

运行程序后输出结果如下：
4 d- M" Z/ Z) Z0 i( V9 r
- F) W' m0 P$ S1 q% N  h* `* Iy =
-4     0     6    14

: ?5 K% C/ e' w. M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。
( e4 c1 b  n' i' I) h* Y【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：

>> x=[1 2 ;3 4];
p=[2 3 4];
  J: R: S9 u) K1 k/ ty1=polyvalm(p,x)                 %采用polyvalm()函数，以矩阵为计算单位
x=[1 2 ;3 4];
( L1 _6 h  ]) U, u/ S& p2 \) Cp=[2 3 4];
y2=polyval(p,x)                 %采用polyval()函数，以矩阵的元素为计算单位
4 S# f, B- M& n1 D) t+ o+ ^1 n. _! n* F
% Z' L7 _& J# w  ~- G运行程序后，输出结果如下：
5 s+ r0 \  F) @8 B1 f8 a1 l
0 b- t& X9 a7 Z2 zy1 =
7 ^8 g' q; I6 I4 P) q4 |' n& _! K            21    26
            39    60
y2 =
            9     18
            31    48

2 R1 X" X( p/ a8 o0 A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。
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：
% D! u. k2 I' }
>> clear all;
6 O2 ^7 p  X% n" f! Wp=[1 0 0 -1 -6];
x1=roots(p)                 %对多项式p求根
x2=[4 5];
y=poly(x2);                 %求以x2为根的多项式
y=poly2sym(y)
8 }/ I& p5 `! T: V
, G% O/ A1 S& r$ |/ G. h! K, J运行程序后，输出结果如下：

+ a; [% P/ s5 K, |' Ox1 =
+ B- c% I1 M/ u# b   1.6638         
  -0.1021 + 1.5684i
  -0.1021 - 1.5684i
  -1.4597         
y =
. q$ b) z% v& r) R4 c+ |( |x^2 - 9*x + 20

5 O5 t4 p+ L5 ^: D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。
; J% J& p% d" U4 U0 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。
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。
$ P) X3 k- S9 B) M3 P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
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。
2．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。
3．叙述详实，例程丰富
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。
5．语言通俗，图文并茂
' O+ N/ z* H* @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。
3 X# H' L) W0 P本书内容体系
( {, U( \. H4 M: {8 d6 o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。
3 y) B& U; g) c; Y% |" \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。
! c+ L9 T- M' b! d4 c2 m8 R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。
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。
本书读者对象
        MATLAB初学者；
        想全面、系统地学习MATLAB的人员；
2 y7 U' t% t' a) z1 m( K        MATLAB技术爱好者；
        利用MATLAB进行编程和开发的技术人员；
8 T8 ]% g! x1 N) r" x. r% ?; X        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！
) S  c3 [- N7 t: ^1 k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
, p+ F( X% ]6 g3 l

lili456

前    言
2 F0 P2 W3 U& J- y8 bMATLAB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。
5 u6 u$ B$ |8 ?, HMATLAB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。
1 N' G0 b; ~7 F$ q1 b0 k本书的特点
' m" b9 D3 [% ~; v1．每章都提供对应的教学视频，学习高效、直观
: H) W. v! l' k5 \: R4 d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。
2．结构合理，内容全面、系统
% x1 P" Y1 I! p) R: a1 G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。
3．叙述详实，例程丰富
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。
5．语言通俗，图文并茂
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
- {) d! h2 K, h3 z/ ?; B$ a: O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 T( ?4 B! P! y/ v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* O! K; [" A) Y% B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。
0 C9 e7 W3 E# C5 G5 x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。
本书读者对象
        MATLAB初学者；
        想全面、系统地学习MATLAB的人员；
  B: P, ~- W- @4 S        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；
% |* |( `- w/ O% D' y+ p' i3 \3 B        相关培训学校的学员。
! U4 a1 J' Q' q+ x( v1 g( D9 d. |本书作者
2 S/ c# d3 i& q% J# g8 p$ a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！
; P. ~/ I2 _' L, D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
: O2 L( i7 n. ~5 U+ [8 Z

lili456

11.1.1  M文件的创建        388
11.1.2  脚本M文件        388
, E' d$ m  b/ u- [! O  y7 `$ F11.1.3  函数M文件        390
& o  a4 q1 |# j+ S9 x! l1 `11.1.4  函数的参数传递        393
11.2  流程控制        397
" m% v% A' R+ }5 p8 W" \* b5 k11.2.1  变量        397
/ n5 J) ]8 Y0 S0 u7 f11.2.2  顺序结构        399
11.2.3  分支结构        399
/ m, i3 p/ f; Z8 I! e5 T11.2.4  循环结构        401
11.2.5  try…catch语句        404
11.2.6  人机交互函数        405
11.3  函数类型        408
. H- y' x" h3 V- b, ^2 c* J2 B11.3.1  主函数        409
  \" A, l! w( a11.3.2  子函数        409
) w+ @: ^0 P/ j* t/ f11.3.3  嵌套函数        410
) m! k* N) a8 W' U$ e11.3.4  私有函数        411
11.3.5  重载函数        412
3 g( C) B; K( r8 m# a( {11.3.6  匿名函数        414
11.3.7  函数句柄        419
11.4  P码文件和ASV文件        420
( r+ L; Z& _# w. ~$ {& l3 R: F11.4.1  P码文件        420
11.4.2  ASV文件        422
  A/ V' n0 E% d# e9 H5 F9 I/ g0 S  m; v11.5  本章小结        423
2 o6 a: E* D( V: Y6 O' H第12章  程序调试和编程技巧（  教学视频：33分钟）        424
0 ?* E; \$ r. t5 C12.1  M文件调试        424
% ?# T5 p+ s. _: I7 r12.1.1  出错信息        424
12.1.2  直接调试法        424
12.1.3  工具调试法        425
12.1.4  错误处理        430
12.2  M文件性能分析        434
( W% `4 {* w. y5 [12.2.1  Code Analyzer工具        434
4 P* w( c; |- s3 P# X- ]0 z9 b12.2.2  Profiler分析工具        436
; B/ O. s8 x9 z7 q5 ^12.3  编程技巧        438
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
, O) X/ `9 c2 z! J% |3 T4 x& i第5篇  MATLAB仿真
第13章  Simulink基本知识（  教学视频：61分钟）        446
& Z! m! s& F6 }+ P13.1  Simulink概述        446
4 Z# I; u0 Q  M  Z5 I# L+ i- E13.1.1  Simulink的概念        446
13.1.2  Simulink的应用和特点        446
13.2  Simulink的基本操作        447
13.2.1  启动Simulink        447
13.2.2  选择模块        448
13.2.3  模块的连接        449
7 k& W8 ~9 c3 K& l13.2.4  模块的基本操作        449
13.2.5  模块参数设置        450
! R3 ^: V, [2 m: Y6 C9 g13.2.6  仿真器设置        450
. t! s# Y2 |6 w; ^) O) ?4 X13.2.7  运行仿真        451
13.3  常用的模块库        452
13.3.1  Simulink常用模块子集        452
3 C* B6 t/ \/ W9 i. A13.3.2  连续时间模块子集        453
13.3.3  非连续时间模块子集        454
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
5 c1 X/ v) p7 T" Z( r2 }$ p7 }13.3.6  查表模块子集        457
9 L% Y5 u+ E) |# ^: ^5 ]; z6 ?13.3.7  数学运算模块子集        459
0 u2 E( H- u7 h6 n13.3.8  端口和子系统模块子集        459
# e$ g: t& Q8 \4 C7 l  L13.3.9  信号特征模块子集        460
/ _6 t  @9 E/ O13.3.10  信号路径模块子集        462
0 M) y: i2 m4 w7 _% V7 S" y/ t13.3.11  Sinks模块子集        463
6 Y9 x( a1 U! C  J$ P) E13.3.12  信号源模块子集        464
13.3.13  用户定义模块子集        465
13.4  子系统及其封装        466
" Y! ]5 ], j  k: d# I8 X6 @13.4.1  子系统        466
13.4.2  子系统的封装        467
* M* s4 C0 w/ l13.5  Simulink模型工作空间        469
. ?- x" n' |" `& h1 b+ Y5 c13.6  本章小结        470
第14章  Simulink建模和S-函数（  教学视频：32分钟）        471
* k0 d- t0 p4 Z# ?( \) U' ~14.1  回调函数        471
14.1.1  模型回调函数        471
4 D- @2 l; L6 l8 m( X9 N" X+ ^14.1.2  模块回调函数        472
14.2  运行仿真        474
14.2.1  仿真参数的设置        474
8 [" Y4 C' |% e6 j7 w) ]14.2.2  仿真的出错信息        476
14.2.3  使用MATLAB命令运行仿真        476
7 m5 g: ~( T- _4 X# R0 p! g' [14.3  模型的调试        478
6 M3 o/ i' n0 {' {9 g; _( K14.3.1  Simulink调试器        478
14.3.2  命令行调试        479
14.4  S-函数建模        479
14.4.1  S-函数介绍        480
- ~! l$ k" H: `3 u14.4.2  S-函数工作原理        480
% C( S( {5 u1 B' p2 w14.4.3  M文件的S-函数        480
14.4.4  S-函数实例分析        481
- }' n% n& M/ E! f* W' F" p7 n: ~14.5  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
15.1  图形句柄        486
15.1.1  MATLAB图形系统        486
15.1.2  图形句柄        487
15.1.3  图形对象的属性        487
15.2  图形对象        487
) o7 }7 j; D6 R3 }; o% _7 A$ E15.2.1  创建图形对象        487
15.2.2  获取对象的属性        488
15.2.3  设置对象的属性        489
* D4 f2 G6 k+ u" K. {/ n3 L15.2.4  对象的基本操作        491
! \. j! w6 A4 x8 f' w: r/ a15.2.5  root根对象        494
15.2.6  figure对象        495
15.2.7  axes坐标轴对象        495
0 q: G$ a. V7 u% |1 `15.2.8  核心图形对象        496
7 K* v* I% U- g  _, ?- \15.3  用户接口对象        499
15.3.1  uicontrol对象        499
15.3.2  uimenu对象        500
15.3.3  uicontextmenu对象        502
15.3.4  uitoolbar对象        503
3 {+ U% r/ G) A. z+ M15.3.5  uibuttongroup对象        506
& g5 A) f# S9 \* P6 o, V; x15.3.6  uipanel对象        506
15.3.7  uitable对象        506
15.4  常用的对话框        507
15.4.1  消息对话框        508
15.4.2  错误对话框        508
15.4.3  警告对话框        509
  \9 {0 u3 ^6 ^# \15.4.4  帮助对话框        509
15.4.5  输入对话框        510
' O; Q* a$ P; J2 C, C15.4.6  列表对话框        511
* ~, o; p+ [; ?* O15.4.7  问题对话框        512
5 @" ?5 V! @6 O& N6 n. `15.4.8  进度条设置对话框        513
- [7 r2 Y. n1 P15.4.9  路径选择对话框        514
0 Z+ ~. X( K7 R5 V& {
' P* @7 ]2 y5 ?4 G0 ]. X+ z