MATLAB编程及应用

　　本书系统地讲解MATLAB R2021a的基本环境和操作要旨；分章阐述MATLAB数值计算、MATLAB符号计算、数据与函数的可视化、数据拟合与插值、MATLAB程序设计；用实例讲解和剖析MATLAB App的设计和制作方法；通过大量的例子展现MATLAB精华工具Simulink的功能级和元器件级的仿真能力；简要介绍BP神经网络进行数据预测的步骤和方法；以实例拓展性地介绍MATLAB在自动驾驶中的应用，通过搭建联合仿真平台对自动驾驶轨迹预测进行仿真设计。全书包含多个多年凝练的计算范例和用于巩固知识、拓展思路的习题。所有算例程序可靠、完整，读者可以通过扫描书中对应的二维码获取源程序，完全准确地重现本书所提供的算例结果。本书内容充实、篇幅紧凑，是专为理工院校本科生系统学习MATLAB而编写的，也可供部分研究生使用；既可作为课堂教学教材及课程设计、毕业设计的参考用书，又可作为MATLAB编程爱好者的自学用书。

　　李辉，男，博士，西北工业大学。学习经历：1989.09-1991.12西北工业大学函授学院学习（本科，学士）；1993.09-1996.04西北工业大学电路与系统专业学习（研究生，硕士）；2003.09-2006.12西北工业大学系统工程专业学习（研究生，博士）。工作经历：1988.07-1993.08西北工业大学物理系演示实验室工作，实验员；1993.09-现在，西北工业大学电子信息学院工作。参加的学术组织：教育部\

第1章 初识MATLAB\t1
1．1 MATLAB简介\t1
1．2 MATLAB的产生与发展\t2
1．3 MATLAB用户界面\t3
1．3．1 命令的执行\t4
1．3．2 光标与命令行的操作\t5
1．3．3 工作窗与命令行的操作\t6
1．4 MATLAB帮助系统\t6
本章小结\t8
习题一\t8
第2章 MATLAB基本计算和基础知识\t9
2．1 基本计算入门实例\t9
2．2 变量\t10
2．2．1 用户自定义变量\t10
2．2．2 系统预定义变量\t10
2．3 数据类型\t11
2．3．1 数值类型\t11
2．3．2 逻辑类型\t12
2．3．3 字符串类型\t12
2．3．4 单元类型\t13
2．3．5 结构类型\t13
2．4 MATLAB的基本运算类型\t14
2．4．1 算术运算\t14
2．4．2 关系运算\t15
2．4．3 逻辑运算\t15
2．5 MATLAB的标点符号和特殊字符\t15
2．6 常用数学函数\t16
2．7 函数语句\t17
本章小结\t17
习题二\t17
第3章 MATLAB数值计算\t19
3．1 矩阵\t19
3．1．1 利用直接输入法创建矩阵\t19
3．1．2 利用函数创建矩阵\t20
3．1．3 利用M文件创建矩阵\t21
3．1．4 矩阵元素与矩阵元素变量\t21
3．1．5 串联矩阵\t23
3．1．6 扩展矩阵\t24
3．1．7 矩阵运算\t24
3．1．8 矩阵的运算函数\t28
3．2 向量\t32
3．3 数组\t33
3．3．1 数组的创建与索引\t33
3．3．2 数组的基本算术运算\t36
3．4 多项式\t40
3．4．1 多项式的构造\t41
3．4．2 多项式加减运算\t41
3．4．3 多项式乘法运算\t41
3．4．4 多项式除法运算\t42
3．4．5 常用的多项式函数\t42
3．5 数据的导入与导出\t45
3．5．1 数据的导出\t45
3．5．2 数据的导入\t47
3．6 输入与输出语句\t50
本章小结\t51
习题三\t51
第4章 MATLAB符号计算\t53
4．1 符号常量/变量和符号表达式\t53
4．1．1 创建符号常量和符号变量\t53
4．1．2 创建符号表达式\t55
4．1．3 创建和定义符号函数\t56
4．2 常见符号计算\t56
4．2．1 极限\t56
4．2．2 微分\t57
4．2．3 积分\t58
4．2．4 求解代数方程\t59
4．2．5 求解常微分方程\t60
4．2．6 级数求和\t62
4．2．7 傅里叶变换\t63
4．2．8 拉普拉斯变换\t63
4．2．9 Z变换\t64
本章小结\t64
习题四\t65
第5章 数据与函数的可视化\t66
5．1 离散数据、离散函数和连续函数的可视化\t66
5．1．1 离散数据和离散函数的可视化\t66
5．1．2 连续函数的可视化\t67
5．1．3 可视化的一般步骤\t68
5．2 二维绘图\t69
5．2．1 二维绘图基本命令\t69
5．2．2 图形控制命令\t73
5．2．3 图轴控制命令\t74
5．2．4 图形标识和图形修饰\t75
5．2．5 多次叠绘、双纵坐标和多子图\t79
5．3 三维绘图\t81
5．3．1 三维绘图基本命令\t82
5．3．2 视点控制\t85
5．3．3 函数colormap\t86
5．3．4 透视、镂空和裁切\t88
5．4 其他绘图\t90
5．4．1 直方图命令bar\t90
5．4．2 极坐标图polar\t91
5．4．3 彩色份额图\t92
5．4．4 三维多边形\t94
5．4．5 等高线图\t94
5．4．6 球面图\t95
5．4．7 三维向量图\t96
本章小结\t97
习题五\t97
第6章 数据拟合与插值\t98
6．1 数据拟合\t98
6．1．1 多项式拟合函数\t98
6．1．2 非线性拟合函数\t100
6．2 曲线拟合工具箱\t102
6．2．1 打开曲线拟合工具箱\t102
6．2．2 拟合类型\t103
6．2．3 曲线拟合面板介绍\t103
6．2．4 非参数拟合\t105
6．3 数据插值\t108
6．3．1 一维插值函数\t108
6．3．2 二维插值函数\t111
本章小结\t115
习题六\t115
第7章 MATLAB程序设计\t118
7．1 M文件\t118
7．1．1 M文本编辑器\t119
7．1．2 脚本文件\t119
7．1．3 函数文件\t121
7．1．4 函数的分类\t122
7．2 局部变量和全局变量\t125
7．3 数学运算符\t126
7．4 关系运算与逻辑运算\t127
7．4．1 关系运算\t127
7．4．2 逻辑运算\t127
7．5 运算优先级\t127
7．6 程序设计\t128
7．6．1 表达式、语句及程序结构\t129
7．6．2 if语句\t129
7．6．3 switch语句\t130
7．6．4 while语句\t132
7．6．5 break语句和continue语句\t132
7．6．6 for语句\t133
7．7 MATLAB编程及调试\t135
7．7．1 程序文件的创建和编辑\t135
7．7．2 函数的调用\t136
7．7．3 函数句柄\t138
7．7．4 程序调试\t143
本章小结\t147
习题七\t147
第8章 MATLAB App设计\t148
8．1 App开发工具简介\t148
8．2 App Designer\t149
8．2．1 启动App Designer\t149
8．2．2 App Designer开发环境\t150
8．3 App Designer组件\t152
8．3．1 组件的种类及作用\t152
8．3．2 组件的属性\t155
8．4 App Designer代码结构\t156
8．4．1 类的定义\t156
8．4．2 代码结构\t158
8．5 回调函数\t160
8．6 对象属性\t162
8．7 App设计实例\t163
8．7．1 App设计实例1\t163
8．7．2 App设计实例2\t168
本章小结\t176
习题八\t176
第9章 Simulink工具箱\t178
9．1 MATLAB工具箱分类\t178
9．2 Simulink工具箱的应用\t179
9．2．1 Simulink的启动方法\t179
9．2．2 Simulink界面与菜单\t179
9．2．3 Simulink模块库简介\t182
9．3 Simulink建模与仿真\t188
9．3．1 启动模型编辑窗口进行仿真\t188
9．3．2 标准模块的选取\t189
9．3．3 模块的移动、复制、删除和转向\t189
9．3．4 模块的命名\t189
9．3．5 模块的连接\t190
9．3．6 Simulink连线处理\t190
9．3．7 模块属性的改变\t191
9．3．8 仿真输入源模块库\t192
9．3．9 仿真接收模块库\t194
9．4 Simulink连续时间系统建模\t196
9．4．1 线性连续时间系统\t196
9．4．2 非线性连续时间系统\t198
9．5 子系统及其封装\t199
9．5．1 创建子系统\t199
9．5．2 条件执行子系统\t202
9．5．3 封装子系统\t204
9．6 离散时间系统和混合系统\t206
9．6．1 若干基本模块\t206
9．6．2 多速率离散时间系统\t211
9．6．3 离散-连续混合系统\t212
9．6．4 菜单操作方式下仿真算法和参数的选择\t213
9．6．5 使用MATLAB命令运行仿真\t214
9．6．6 改善仿真性能和精度\t215
9．7 模型的调试\t216
9．7．1 Simulink调试器\t216
9．7．2 显示仿真的相关信息\t219
9．7．3 显示模型的信息\t219
本章小结\t220
习题九\t220
第10章 BP神经网络\t223
10．1 BP神经网络的构建与性能评价\t223
10．1．1 BP神经网络相关函数的操作和使用\t223
10．1．2 BP神经网络性能评价指标\t226
10．1．3 实现BP神经网络预测的步骤\t227
10．2 神经网络工具箱介绍\t227
10．2．1 神经网络工具箱\t227
10．2．2 神经网络工具箱应用实例\t238
10．2．3 神经网络预测应用实例\t243
本章小结\t249
习题十\t249
第11章 MATLAB在自动驾驶中的应用*\t252
11．1 二次规划问题\t252
11．1．1 二次规划及其基本思想\t252
11．1．2 二次规划问题的数学模型\t252
11．1．3 quadprog函数\t253
11．2 微分方程问题\t254
11．3 非线性规划问题\t255
11．3．1 fmincon函数\t256
11．3．2 fminbnd函数\t257
11．3．3 fminsearch函数\t258
11．3．4 工程实例之轨迹跟踪\t259
11．4 线性时变模型预测控制算法\t262
11．4．1 非线性系统线性化方法\t262
11．4．2 工程实例\t263
11．5 CarSim与Simulink联合仿真\t265
11．5．1 CarSim软件主界面及功能模块\t266
11．5．2 搭建CarSim与Simulink联合仿真平台\t267
11．5．3 仿真实例\t267
11．6 基于MPC的轨迹跟踪控制器的设计\t279
本章小结\t283
习题十一\t283