本书介绍了MATLAB 工作环境、MATLAB 基础、MATLAB 程序设计、MATLAB 科学计算、MATLAB 优化设计, Image Acquisition Toolbox、Signal Processing Toolbox、Statistics and Machine Learning Toolbox 和 MATLAB Compiler 函数的使用,以及图像处理、信号处理、控制系统的 MATLAB 应用,适合作为高等学校电类及相关专业的教材,也可作为管理、科研和工程技术人员的参考读物。?
MATLAB是矩阵实验室(Matrix Laboratory)的简称,是一种以矩阵运算为基础的交互式程序语言。MATLAB软件广泛应用于科学和工程领域中的数值计算、数据分析、图形绘制和工程设计等,已经成为控制、信号处理、通信等领域的工具软件之一。随着在高等院校的推广和应用,MATLAB已经成为线性代数、数理统计、数学建模、电路基础、信号与系统、自动控制、通信等课程的基本教学工具,成为攻读相关学位的本科生和研究生必须掌握和精通的技能。
本教材的编写应用OBE(outcome-based education,成果导向教育)理念,强调工程应用。针对电子机械类学生,结合典型实例,从MATLAB语法及编程基础知识开始,引导学生掌握MATLAB在数学、物理、电路等专业基础学科的应用,特别强调其在自动控制、机械设计及通信系统中的工程应用。在内容编排中突出应用型人才培养,理论以必需、够用为度,注重应用。本教材中列举了许多实用性强的应用范例,并配有完整的示例程序、习题参考答案、多媒体课件等教学资源,既方便教师选用,也为读者节省了许多摸索时间,即学即用。另外,本教材仅提供专业领域所需的MATLAB基本知识,而非大全。如GUI(graphical user interface,图形用户界面)虽然是MATLAB非常重要的一个应用,但需要花费大量时间,因此不建议初学者学习而未列入本教材,有兴趣的读者可参见相关资料。
全书共1 1章,以MATLAB R2018b作为操作环境。第1章MATLAB概述,介绍MATLAB的特点、工作环境和帮助系统;第2章MATLAB基本语法,介绍MATLAB的变量及其赋值、矩阵和数组运算及绘图;第3章MATLAB程序设计,介绍M文件、流程控制及数据的导入和导出;第4章Simulink简介,介绍Simulink的启动、模块库及仿真简例;第5章MATLAB计算,介绍MATLAB环境下多项式及其运算、插值和拟合、线性方程组求解、函数的零点和极值点、数值微积分以及符号计算;第6章MATLAB在普通物理学中的应用,介绍MATLAB在力学、电磁学、光学三个方面的应用;第7章MATLAB在电路中的应用,介绍MATLAB在电阻电路、动态电路、正弦稳态电路中的编程应用及Simulink仿真;第8章MATLAB在自动控制原理中的应用,介绍MATLAB在线性定常系统数学模型、时域分析法、根轨迹分析法、频域分析法、控制系统校正及设计中的应用;第9章MATLAB在机械工程设计中的应用,介绍MATLAB在连杆机构、齿轮传动、轴类零件设计及机械设计优化问题中的应用;第10章MATLAB在信号与系统中的应用,介绍连续时间信号及离散时间信号的运算及绘图;第11章MATLAB在通信系统中的应用,介绍MATLAB在模拟通信系统、数字调频系统、信道编码的建模与仿真以及在雷达信号处理项目中的应用。
本书可作为高等学校理工科专业学生的教材,也可供广大工程技术人员与科研人员阅读参考。
本书第1、3章由台湾大叶大学周鹏程编写,第2、4、5、7章由方桂娟编写,第6章由肖荣辉编写,第8章由罗文彬编写,第9章由张璐编写,第10章由福建三钢闽光股份有限公司潘建洲编写,第11章由邱思杰编写,全书由方桂娟统稿。在本书编写过程中,参阅了很多文献资料,在此向这些文献资料的作者表示感谢。
尽管全体编者都尽心尽力,但终因水平有限,书中难免存在不妥之处,恳请广大读者批评指正。
第1章 MATLAB概述
1.1 MATLAB简介
1.2 MATLAB工作环境
1.3 MATLAB帮助系统
第2章 MATLAB基本语法
2.1 变量及其赋值
2.2 矩阵与数组(或阵列)
2.3 MATLAB绘图
第3章 MATLAB程序设计
3.1 M脚本文件
3.2 MATLAB流程控制
3.3 M函数文件和局部变量
3.4 全局变量
3.5 导出和导入数据
第4章 Simulink简介
4.1 Simulink的启动
4.2 Simulink模块库
4.3 Simulink仿真
第5章 MATLAB计算
5.1 多项式及其运算
5.2 多项式插值和拟合
5.3 线性方程组的数值解
5.4 函数的零点和极值点
5.5 数值微积分
5.6 符号计算
第6章 MATLAB在普通物理学中的应用
6.1 MATLAB在力学中的应用
6.2 MATLAB在电磁学中的应用
6.3 MATLAB在光学中的应用
第7章 MATLAB在电路中的应用
7.1 电阻电路
7.2 动态电路
7.3 正弦稳态电路
7.4 频率响应
第8章 MATLAB在自动控制原理中的应用
8.1 控制系统数学模型
8.2 控制系统时域分析法
8.3 控制系统根轨迹分析法
8.4 控制系统频域分析法
8.5 控制系统校正与综合
第9章 MATLAB在机械工程设计中的应用
9.1 连杆机构的运动设计和分析
9.2 齿轮传动的设计计算
9.3 轴类零件的设计计算和分析
9.4 机械设计优化问题分析
第10章 MATLAB在信号与系统中的应用
10.1 对连续时间信号及离散时间信号作图
10.2 使用Simulink检验离散系统的线性条件
10.3 使用Simulink检验离散系统的非时变特性
10.4 连续时间卷积积分法
10.5 差分方程的仿真
10.6 傅氏级数及级数极限值
10.7 拉普拉斯变换的应用
10.8 Z变换的应用
10.9 快速傅里叶变换中WN的计算
10.10 连续时间信号的线频谱
10.11 连续时间信号的离散频谱
第11章 MATLAB在通信系统中的应用
11.1 MATLAB在模拟通信系统中的建模与仿真
……
附录
参考文献