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第1章MATLAB基础及通用函数1

1.1 MATLAB概述1

1.2 MATLAB集成环境简介1

1.2.1 MATLAB的运行1

1.2.2 MATLAB界面2

1.2.3 MATLAB帮助系统4

1.3通用命令5

1.3.1指定搜索路径path命令5

1.3.2增加搜索路径addpath命令6

1.3.3删除搜索路径rmpath命令7

1.3.4读出超文本文件doc命令7

1.3.5查看文件内容type命令7

1.3.6显示文本或数组disp命令8

1.3.7清除内存中的对象clear命令8

1.3.8清屏clc命令9

1.3.9计算向量或矩阵长度length命令9

1.3.10计算数组维数大小size命令10

1.3.11列出当前内存中的变量who/whos命令10

1.3.12列出当前目录文件what命令11

1.3.13获得帮助help命令11

1.4数据输入／输出函数12

1.4.1数据输入input（）12

1.4.2生成菜单menu（）13

1.4.3程序暂停pause命令13

1.4.4输出、显示格式控制format（）14

1.4.5保存工作空间变量到文件save（）15

1.4.6从文件中将变量调入工作空间load（）15

1.4.7打开文件fopen（）16

1.4.8关闭文件fclose（）17

1.4.9从文件中读出格式化数据fscanf（）18

1.4.10向文件中写入格式化数据fprintf（）19

1.4.11从文件中读出二进制数据fread（）20

1.4.12向文件中写入二进制数据fwrite（）20

1.4.13以字符串形式返回文件下一行fgets21

1.4.14查询文件输入／输出操作错误ferror21

1.4.15测试文件结尾feof（）22

1.4.16设置文件位置指示器fseek（）22

1.4.17获取文件指示器位置ftell（）22

1.4.18格式化数据写到字符串sprintf（）23

14.19规定格式控制下读出字符串sscanf（）23

1.4.20读出ASCII文件dlmread（）24

1.4.21矩阵写入ASCII文件dlmwrite（）25

1.5 MATLAB程序设计26

1.5.1 MATLAB程序设计概述26

1.5.2 for循环26

1.5.3 while循环27

1.5.4 if-else-end结构28

1.5.5 switch-case结构29

1.5.6 try-catch结构30

1.5.7 continue命令30

1.5.8 break命令31

1.5.9 return命令32

1.5.10 keyboard命令32

1.5.11 error和warning命令33

1.6小结34

第2章 数学运算函数35

2.1常用数学函数35

2.1.1三角函数35

2.1.2双曲线函数38

2.1.3复数函数40

2.1.4求和、乘积和差分函数43

2.1.5最大值和最小值函数45

2.1.6简单统计函数47

2.1.7排序sort（）49

2.2关系和逻辑运算函数50

2.2.1关系操作符51

2.2.2逻辑操作符54

2.2.3关系与逻辑函数56

2.3小结57

第3章 数组和矩阵运算函数58

3.1数组运算的常用函数58

3.1.1维数组的创建和寻访58

3.1.2二维数组的创建和寻访60

3.1.3执行数组运算的常用函数61

3.2矩阵生成函数64

3.2.1零矩阵zeros（）64

3.2.2单位矩阵eye（）65

3.2.3全1矩阵ones（）66

3.2.4魔方矩阵magic（）66

3.2.5创建多维数组cat（）67

3.2.6对角矩阵diag（）67

3.2.7生成指定对角线元素的矩阵blkdiag（）68

3.2.8随机整数排列randperm（）69

3.2.9 Pascal矩阵pascal（）69

3.2.10托普利兹矩阵toeplitz（）70

3.2.11均匀分布随机矩阵rand（）70

3.2.12 正态分布随机矩阵randn（）70

3.2.13线性等分向量linspace（）71

3.2.14生成对数等分向量logspace（）71

3.3矩阵基本运算函数72

3.3.1矩阵基本运算函数分类72

3.3.2计算矩阵和向量的范数norm（）75

3.3.3计算矩阵的秩rank（）76

3.3.4计算矩阵行列式值det（）77

3.3.5计算矩阵的迹trace（）77

3.3.6计算矩阵的特征值和特征向量eig（）78

3.3.7计算矩阵的特征多项式poly（）79

3.3.8 Cholesky分解chol（）79

3.3.9计算矩阵的逆矩阵inv（）80

3.3.10计算矩阵的伪逆矩阵pinv（）80

3.3.11计算矩阵的平方根sqrtm（）81

3.3.12向量或矩阵的乘积dot（）81

3.3.13向量或矩阵的叉积cross（）82

3.3.14计算向量的卷积和多项式乘法conv（）82

3.3.15求两集合的并集union（）83

3.3.16取集合的单值元素unique（）83

3.3.17求矩阵的条件数cond（）84

3.3.18 上三角阵的抽取triu（）84

3.3.19 下三角阵的抽取tril（）85

3.3.20转换矩阵数值为分数或符号sym（）85

3.3.21符号矩阵的因式分解factor（）86

3.3.22展开符号矩阵expand（）86

3.3.23复对角矩阵转化为实对角矩阵cdf2rdf（）86

3.3.24统计矩阵中非零元素的个数nnz（）87

3.3.25将矩阵中非零元素构成列向量nonzeros（）87

3.3.26计算矩阵非零元素分配的存储空间数nzmax（）88

3.4线性方程组求解88

3.4.1求解具有唯解的矩阵方程组88

3.4.2求具有无穷解的矩阵方程组的通解和特解89

3.4.3利用广义逆求无解方程的近似最小二乘解90

3.4.4利用LU分解求方程组的解91

3.4.5利用QR分解求方程组的解92

3.4.6利用LQ解法解线性方程组93

3.5稀疏矩阵相关函数94

3.5.1生成稀疏矩阵sparse（）94

3.5.2生成对角稀疏矩阵spdiags（）95

3.5.3生成单位稀疏矩阵speye（）95

3.5.4生成均匀分布随机稀疏矩阵sp rand95

3.5.5生成正态分布随机稀疏矩阵sprandn（）96

3.5.6生成随机对称稀疏矩阵sprandsym（）97

3.5.7稀疏矩阵非零元素的索引find（）97

3.5.8将稀疏矩阵转化为满矩阵full（）98

3.6小结98

第4章 数值计算函数99

4.1 函数极值99

4.1.1.元函数的极小值fminbnd（）99

4.1.2多元函数的极小值fminsearch（）100

4.2函数插值102

4.2.1一维插值interp1（）102

4.2.2二维插值interp2（）103

4.3曲线拟合polyfit（）104

4.4多项式及具操作104

4.4.1创建多项式poly2sym（）105

4.4.2求多项式的根roots（）105

4.4.3导数polyder105

4.4.4估值polyval（）106

4.4.5有理多项式residue（）106

4.5函数积分107

4.5.1一元函数数值积分trapz（）107

4.5.2多重数值积分108

4.6函数微分108

4.6.1数值微分diff（）109

4.6.2近似梯度graidient（）109

4.7常微分方程109

4.8小结110

第5章 概率统计函数111

5.1随机数生成111

5.1.1生成β分布随机数betarnd（）111

5.1.2生成偏t分布随机数函数nctrnd（）112

5.1.3生成二项分布随机数binornd（）112

5.1.4生成正态分布随机数函数normrnd（）113

5.1.5生成卡方分布随机数函数chi2rnd（）114

5.1.6生成泊松分布随机数函数poissrnd（）114

5.1.7生成指数分布随机数函数exprnd114

5.1.8生成F分布随机数函数frnd（）115

5.1.9生成对数正态分布随机数函数lognrnd（）115

5.1.10生成几何分布随机数函数geornd（）116

5.1.11生成t分布随机数函数rnnd（）116

5.1.12生成离散均匀分布随机数函数unidrnd（）117

5.1.13生成连续均匀分布随机数函数unifrnd（）117

5.1.14生成Weibull分布随机数函数wblrnd（）118

5.1.15 生成指定分布随机数函数random（）118

5.2均值与方差119

5.2.1计算β分布的均值和方差函数betastat（）120

5.2.2常用分布的均值与方差计算函数120

5.3统计特征函数122

5.3.1相关系数corrcoef（）122

5.3.2协方差矩阵cov（）123

5.3.3峰度kurtosis（）123

5.3.4偏度skewness（）124

5.3.5几何平均数geomean（）124

5.3.6调和均值harmmean（）125

5.3.7截尾均值trimmean（）125

5.3.8平均绝对偏差mad（）126

5.3.9 百分位数prctile（）126

5.4假设检验127

5.4.1秩和检验ranksum（）127

5.4.2符号秩检验signrank（）128

5.4.3.符号检验signtest（）129

5.4.4样本均值的t检验ttest（）130

5.4.5两个样本均值的t检验ttest2（）131

5.4.6 z检验ztest（）132

5.5线性与非线性回归133

5.5.1单因素方差分析anoval（）133

5.5.2双因素方差分析anova2（）135

5.5.3多项式预测和置信区间评估polyconf（）136

5.5.4多项式曲线拟合polyfit（）137

5.5.5非线性最小二乘拟合nlinfit（）138

5.5.6非线性方程拟合nlintool（）139

5.5.7多项式评估polyval（）140

5.5.8多重线性回归regress（）140

5.6参数估计141

5.6.1β分布数据的参数估计betafit（）141

5.6.2负β分布对数似然函数betalike（）142

5.6.3指数分布数据参数估计expfit（）142

5.6.4负指数分布对数似然函数explike（）143

5.6.5正态分布数据参数估计normfit（）143

5.6.6负正态分布对数似然函数normlike（）144

5.6.7泊松分布数据参数估计poissfit（）144

5.6.8均匀分布数据参数估计unifit（）145

5.6.9 Weibull分布数据参数估计wblfit（）146

5.7小结146

第6章 图形及图像处理函数147

6.1二维图形绘制147

6.1.1 plot函数147

6.1.2线型、标记和颜色148

6.1.3图形坐标轴设置149

6.1.4多个图形叠绘及多个图形窗150

6.1.5绘制子图152

6.1.6交互式绘图和屏幕刷新154

6.1.7绘制双坐标轴155

6.2三维图形绘制155

6.2.1绘制二元函数的网格图156

6.2.2绘制曲线图156

6.2.3绘制网格图157

6.2.4绘制曲面图158

6.2.5绘制等高线159

6.3特殊图形绘制160

6.3.1绘制区域图160

6.3.2绘制饼图161

6.3.3绘制直方图和梯形图162

6.3.4绘制矢量分布图163

6.3.5绘制伪色彩图165

6.3.6绘制极坐标图166

6.3.7绘制误差线图形166

6.3.8绘制离散数据图形167

6.4图形处理169

6.4.1图形标注169

6.4.2坐标轴的控制169

6.4.3图形数据取点171

6.4.4图形保持172

6.4.5图形的打印和输出172

6.5图形句柄函数173

6.6图像处理工具箱概述173

6.6.1常用图像格式174

6.6.2 MATLAB 7.X图像类型和转换174

6.7图像文件的操作176

6.7.1图像文件显示177

6.7.2图像文件读写177

6.7.3图像格式转换179

6.8图像增强179

6.8.1对比度增强179

6.8.2直方图均衡化180

6.8.3空域滤波增强181

6.9小结182

第7章 符号计算函数183

7.1符号工具箱函数183

7.2符号表达式运算185

7.2.1提取分子和分母numden（）185

7.2.2标准代数运算185

7.2.3变换函数186

7.2.4高级运算189

7.2.5变量替换subs（）191

7.2.6微分和积分192

7.3符号表达式化简和格式化193

7.3.1表达式化简simplify（）193

7.3.2多种简化形式simple（）194

7.3.3合并同类项并给出降幂排列形式collect（）194

7.3.4将降幂排列的多项式转化成嵌套形式honer（）195

7.3.5以有理分式等形式显示符号表达式pretty（）195

7.3.6对表达式进行因式分解factor（）196

7.3.7展开表达式并给出降幂排列形式expand（）196

7.4符号矩阵197

7.4.1创建符号矩阵197

7.4.2操作符号矩阵198

7.5符号绘图函数201

7.5.1绘制符号函数的图形ezplot（）201

7.5.2绘制三维曲线图ezplot3（）202

7.5.3绘制符号函数的等高线图ezcontour（）202

7.5.4绘制极坐标图ezpolar（）203

7.5.5绘制用不同颜色填充的等高线图ezcontourf（）205

7.5.6绘制符号函数的三维网格图ezmesh（）206

7.5.7同时绘制网格图与等高线图ezmeshc（）207

7.5.8绘制三维彩色曲面图ezsurf（）208

7.5.9同时绘制曲面图与等高线图ezsurfc（）209

7.6符号方程求解210

7.6.1代数方程的符号解析解210

7.6.2求解常微分方程211

7.7小结211

第8章 图形用户界面开发函数212

8.1图形用户界面概述212

8.1.1创建图形用户界面的目的212

8.1.2 GUI对象层次结构212

8.2对话框生成213

8.2.1创建通用对话框dialog（）213

8.2.2创建帮助对话框helpdlg（）214

8.2.3创建错误提示对话框errordlg（）214

8.2.4 显示等待对话框waitbar（）215

8.2.5创建警告对话框warndlg（）216

8.2.6创建输入对话框inputdlg（）217

8.2.7创建设计提问对话框questdlg（）218

8.2.8创建页面设置对话框printpreview（）219

8.2.9创建选择列表内容对话框listdlg（）219

8.2.10创建保存文件的标准对话框uiputfile（）221

8.2.11创建打印对话框printdlg（）222

8.2.12创建选定目录的标准对话框uigetdir（）222

8.2.13创建颜色设置对话框uisetcolor（）223

8.2.14创建消息对话框msgbox（）224

8.3图形用户界面开发225

8.3.1启动GUI界面编辑器guide（）225

8.3.2创建菜单menu（）226

8.3.3创建上下文菜单uicontextnenu（）226

8.3.4创建用户菜单uimenu（）228

8.3.5创建用户界面控件对象uicontrol（）229

8.3.6交式操作获取文件名uigetfile（）230

8.3.7交互式修改对象的字体uisetfont（）231

8.3.8显示属性检查器inspect（）231

8.3.9获取应用程序定义的数据值getappdata（）232

8.3.10设定应用程序定义的数据值setappdata（）233

8.3.11鼠标或指针的数据输入ginput（）233

8.3.12创建句柄的一个结构guihandles（）233

8.3.13存储或重新获取应用数据guidata（）234

8.4其他相关函数234

8.4.1设置对象属性set（）234

8.4.2获得对象属性get（）235

8.4.3返回当前图形句柄gcf（）235

8.4.4建立图形窗口figure（）236

8.4.5停止程序执行uiwait（）236

8.4.6恢复程序执行uiresume（）236

8.4.7等待按键或鼠标被按下waitforbuttonpress（）236

8.4.8查找图形对象的句柄findall（）237

8.4.9查找特定属性的图形对象的句柄tindobj（）237

8.4.10获得当前程序图形对象的父对象的句柄gcbf（）238

8.4.11获得当前程序图形对象的句柄gcbo（）238

8.4.12拖动鼠标绘制长方形dragrect（）238

8.4.13操作和控制图形对象selectmoveresize（）239

8.5小结240

第9章Simulink仿真函数241

9.1 Simulink概述241

9.1.1 Simulink建模方法241

9.1.2模块库浏览器241

9.1.3 Simulink模型窗口242

9.2 Simulink基本操作命令243

9.2.1启动模块库浏览器Simulink命令243

9.2.2加载指定的仿真系统load_system命令243

9.2.3查找指定的仿真系统find_system命令244

9.2.4打开仿真系统open_system命令245

9.2.5设置仿真系统的参数set_param命令247

9.2.6获取仿真系统的参数get_param命令247

9.2.7获取系统的句柄和名称gcbh命令248

9.2.8获取当前系统或模块的名称gcs命令249

9.2.9关闭正在运行的仿真系统窗bdclose命令249

9.2.10更新系统模块slupdate命令250

9.2.11查看帮助信息slhelp命令250

9.3 Simulink仿真251

9.3.1获取仿真系统的信息simget命令251

9.3.2设置仿真参数simset命令252

9.3.3开始进行仿真sim命令253

9.3.4模型线性化linmod命令254

9.3.5求系统的平衡点trim命令255

9.4小结256

第10章 控制系统设计函数257

10.1系统时间响应及其仿真257

10.1.1系统时间响应的基本概念257

10.1.2仿真算法257

10.1.3 MATLAB系统仿真258

10.2系统频率响应及其仿真266

10.2.1频率特性和频率响应的基本概念266

10.22频率响应268

10.2.3系统分析图形用户界面271

10.3控制系统的综合与校正273

10.3.1系统综合与校正的概念273

10.3.2系统综合与校正实例274

10.4小结275

第11章 信号处理函数276

11.1信号处理概述276

11.2常用信号的产生276

11.2.1 生成三角波信号276

11.2.2生成单位阶跃信号277

11.2.3产生单位冲击信号277

11.2.4生成锯齿波信号278

11.2.5 生成sinc信号279

11.2.6生成扫频信号280

11.2.7生成离散信号281

11.3信号的时域分析281

11.3.1计算信号均值mean（）281

11.3.2计算信号标准差std（）282

11.3.3计算卷积conv（）282

11.3.4计算协方差cov（）283

11.3.5估计信号相关性xcorr（）284

11.3.6快速傅里叶变换和反变换函数fft（）和ifft（）285

11.3.7希尔伯特变换hilbert（）286

11.3.8Z反变换residuez（）287

11.4滤波器的分析和设计288

11.4.1计算幅值abs（）288

11.4.2计算相位角angle（）288

11.4.3设置频率响应的频率间隔freqspace（）289

11.4.4模拟滤波器的频率响应freqs（）289

11.4.5数字滤波器的频率响应freqz（）290

11.4.6计算滤波器的群延迟grpdelay（）291

11.4.7计算数字滤波器的冲击响应impz（）292

11.4.8相位角的展开函数unwrap（）293

11.4.9设计1-D数字滤波器fiilter（）294

11.4.10零相位数字滤波filtfiilt（）295

11.4.11基于FFT的FIR滤波fftfiilt（）295

11.4.12 ChebyshevⅠ型模拟滤波器cheb1ap（）296

11.4.13 ChebyshevⅡ型模拟滤波器cheb2ap（）297

11.4.14 Chebyshev Ⅰ型滤波器cheby1（）297

11.4.15 Chebyshev Ⅱ型滤波器cheby2（）298

11.4.16 Bessel低通滤波器besselap（）300

11.4.17模拟滤波器转化为数字滤波器impinvar（）300

11.4.18椭圆滤波器ellip（）301

11.4.19FIR滤波器firl（）302

11.4.20设计FIR滤波器fir2（）303

11.5小结304

第12章 神经网络应用函数305

12.1神经网络概述305

12.1.1神经网络的发展和应用305

12.1.2神经网络模型306

12.1.3神经网络工具箱通用函数306

12.2感知器308

12.2.1感知器神经网络模型结构308

12.2.2设计感知器神经网络310

12.3线性神经网络312

12.3.1线性神经网络模型结构312

12.3.2设计线性神经网络313

12.4 BP网络314

12.4.1 BP网络模型结构314

12.4.2设计BP网络314

12.5反馈型神经网络322

12.5.1 Hopfield网络设计322

12.5.2 Elman网络设计324

12.6小结326

第13章 最优化设计函数327

13.1MATLAB优化工具箱327

13.1.1工具箱概述327

13.1.2 工箱函数介绍327

13.1.3可视化GUI工具箱335

13.2小结337

第14章 小波变换函数338

14.1概述338

14.2一维连续小波变换338

14.2.1维连续小波变换cwt（）339

14.2.2从个原始图样中构建一个小波函数pat2cwav（）340

14.3.维离散小波变换341

14.3.1单尺度一维小波离散变换dwt（）341

14.3.2离散小波变换拓展模式dwtmode（）343

14.3.3单尺度维离散小波逆变换idwt（）344

14.3.4多尺度一维小波分解wavedec（）345

14.3.5提取一维小波变换低频系数appcoef（）346

14.3.6提取一维小波变换高频系数detcoef（）347

14.3.7重构多尺度一维小波waverec（）348

14.3.8对小波分解结构进行单尺度重构upwlev（）348

14.3.9对小波分解结构进行单支重构wrcoef（）349

14.3.10 构一维系数的直接小波upcoef（）350

14.4 维离散小波变换351

14.4.1单尺度二维离散小波变换dwt2（）352

14.4.2多尺度二维离散小波分解wavedec2（）353

14.4.3重构多尺度二维小波waverec2（）354

14.4.4提取二维小波分解低频系数appcoef2（）354

14.4.5提取二维小波分解高频系数detcoef2（）356

14.4.6二维小波分解的单尺度重构upwlev2（）357

14.4.7重构二维小波系数的单支wrcoef2（）358

14.4.8二维小波分解的直接重构upcoef2（）359

14.5小结360

参考文献361