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第1章 基础入门1

1.1 MATLAB的安装1

1.2 MATLAB的启动及操作界面3

1.2.1 MATLAB的启动3

1.2.2 MATLAB的操作界面3

1.3 M文件编辑器4

1.3.1 M文件编辑器的启动4

1.3.2 用M文件编写简单的程序5

1.4 MATLAB帮助系统及其使用6

1.4.1 帮助系统的类型6

1.4.2 常用帮助指令6

1.4.3 Help帮助浏览器7

第2章 符号计算10

2.1 符号对象的创建10

2.1.1 创建符号变量和表达式10

2.1.2 符号与数值之间的转化14

2.1.3 符号表达式的化简16

2.2 符号微积分19

2.2.1 极限和导数的符号计算20

2.2.2 序列/级数的符号求和21

2.2.3 符号积分22

2.3 微分方程的符号解法24

2.3.1 求微分方程符号解的一般指令24

2.3.2 符号微分方程解法实例24

2.4 符号矩阵分析和代数方程解26

2.4.1 符号矩阵分析26

2.4.2 线性方程组的符号解法30

2.5 符号变换及反变换31

2.5.1 傅里叶变换及其反变换31

2.5.2 拉普拉斯变换及其反变换33

2.5.3 Z变换及其反变换36

2.6 代数状态方程求符号传递函数38

2.6.1 结构框图的代数状态方程解法38

2.6.2 信号流图的代数状态方程解法41

2.7 符号计算的简易绘图函数43

2.7.1 二维绘图函数43

2.7.2 三维绘图函数46

2.7.3 等高线绘图函数48

2.7.4 三维曲面绘图函数49

第3章 MATLAB数组和矩阵运算基础53

3.1 数组的创建、运算及其寻址53

3.1.1 数组的创建53

3.1.2 数组的运算规则57

3.1.3 数组的操作59

3.1.4 数组的寻址61

3.1.5 关系和逻辑操作63

3.2 矩阵分析65

3.2.1 矩阵运算规则66

3.2.2 矩阵分析计算69

3.3 矩阵分解75

3.3.1 特征值及特征向量75

3.3.2 奇异值分解79

3.3.3 LU分解81

3.3.4 Cholesky分解84

3.3.5 QR分解85

3.4 特殊矩阵89

3.4.1 常用特殊矩阵及其创建89

3.4.2 其他特殊矩阵92

第4章 数值计算97

4.1 数理统计的MATLAB求解97

4.1.1 常用的统计分布指令98

4.1.2 概率函数、分布函数和随机数的产生100

4.2 多项式运算107

4.2.1 多项式的运算及其函数表示107

4.2.2 有限长序列的卷积115

4.3 插值和拟合118

4.3.1 插值119

4.3.2 拟合126

4.4 线性方程（组）的求解135

4.4.1 线性方程的数值求解135

4.4.2 线性方程组的数值求解137

4.5 数值微积分139

4.5.1 数值微分139

4.5.2 数值积分141

4.5.3 常微分方程的数值求解146

第5章 MATLAB绘图处理154

5.1 概述154

5.1.1 离散数据图形的绘制154

5.1.2 连续函数曲线的绘制155

5.2 二维图形156

5.2.1 基本绘图函数157

5.2.2 坐标轴控制和图形标识命令161

5.2.3 多重曲线绘图165

5.2.4 ginput指令简介168

5.3 三维曲线和曲面170

5.3.1 三维绘图指令plot3170

5.3.2 三维网格指令mesh172

5.3.3 三维曲面指令surf174

5.3.4 图形视角及透视控制176

5.3.5 图形着色处理182

5.3.6 图形光照处理190

5.4 图形窗功能简介195

5.4.1 图形窗口的创建195

5.4.2 图形窗口的菜单196

第6章 M文件程序设计基础201

6.1 M文件201

6.1.1 M脚本文件201

6.1.2 M函数文件203

6.1.3 局部变量和全局变量205

6.1.4 M函数文件的一般结构207

6.2 数据及数据文件208

6.2.1 数据类型208

6.2.2 数据输入向导（Import Wizard）210

6.2.3 数据的输入与输出211

6.3 程序的流程控制214

6.3.1 循环语句214

6.3.2 if条件语句219

6.3.3 switch-case语句222

6.3.4 控制程序流的其他常用指令224

6.4 程序的调试与优化228

6.4.1 程序的直接调试法228

6.4.2 调试器的使用232

6.4.3 程序设计优化233

6.5 MATLAB函数类别236

6.5.1 主函数236

6.5.2 子函数236

6.5.3 匿名函数237

6.5.4 嵌套函数237

6.5.5 私有函数239

6.6 函数句柄239

6.6.1 函数句柄的创建和显示239

6.6.2 函数句柄的基本操作240

第7章 图形用户界面243

7.1 对象和句柄243

7.1.1 句柄243

7.1.2 对象244

7.2 GUI图形简介248

7.2.1 GUIDE的启动248

7.2.2 GUI模板249

7.2.3 图形用户界面的设计步骤252

7.2.4 回调函数252

7.3 GUI的底层代码实现257

7.3.1 GUI底层代码实例257

7.3.2 常用对象介绍262

7.4 图形用户界面综合实例275

第8章 Notebook280

8.1 Notebook的安装及启动280

8.1.1 Notebook的安装280

8.1.2 Notebook的启动281

8.2 M-book的使用282

8.3 M-book中代码的运行和结果输出282

8.4 输出格式控制286

8.5 Notebook使用中的几个问题288

第9章 Simulink交互式仿真集成环境289

9.1 Simulink运行方法及其编辑窗口290

9.2 Simulink常用模块库291

9.2.1 连续（Continuous）模块库291

9.2.2 非连续（Discontinuous）模块库292

9.2.3 离散（Discrete）模块库293

9.2.4 数学运算（Math Operations）模块库294

9.2.5 输出（Sinks）模块库295

9.2.6 输入源（Sources）模块库296

9.3 Simulink功能模块的处理298

9.3.1 Simulink模块参数设置298

9.3.2 Simulink模块间连线处理299

9.3.3 Simulink模块基本操作300

9.4 Simulink建模与仿真实例302

9.5 子系统与模块封装技术311

9.5.1 子系统312

9.5.2 封装模块316

9.6 S函数318

9.6.1 S函数基本概念318

9.6.2 S函数工作原理319

9.6.3 用M文件编写S函数319

9.7 本章小结323

第10章 MATLAB在自动控制中的应用325

10.1 控制系统稳定性分析325

10.1.1 代数稳定判据325

10.1.2 根轨迹稳定性分析329

10.1.3 频域稳定性分析334

10.1.4 稳态误差的分析343

10.2 控制系统的性能指标分析348

10.2.1 控制系统的时域特性349

10.2.2 控制系统的频域特性352

10.3 控制系统校正设计的MATLAB实现354

10.3.1 控制系统校正设计概述354

10.3.2 控制系统伯德图校正设计方法354

10.3.3 控制系统的根轨迹校正设计365

10.3.4 单输入单输出系统设计工具373

第11章 最优化方法379

11.1 线性规划基本内容及MATLAB应用380

11.1.1 引例380

11.1.2 线性规划的基本算法——单纯形法381

11.2 无约束最优化387

11.2.1 无约束最优化的基本算法387

11.2.2 MATLAB解优化问题390

11.3 非线性规划398

11.3.1 非线性规划的基本概念398

11.3.2 惩罚函数法399

11.3.3 MATLAB求解401

第12章 数字信号处理407

12.1 数字信号处理与离散时间系统407

12.1.1 数字信号处理概述407

12.1.2 数字信号处理的基本概念408

12.1.3 离散时间信号409

12.1.4 常用信号生成函数417

12.1.5 离散时间信号的相关性418

12.2 序列的傅里叶变换的MATLAB实现420

12.2.1 序列的傅里叶变换公式420

12.2.2 周期序列离散傅里叶级数及傅里叶变换的MATLAB实现423

12.3 利用Z变换分析信号和系统频域特性的MATLAB实现424

12.3.1 Z变换的定义425

12.3.2 Z变换的收敛域425

12.3.3 Z变换的性质426

12.3.4 Z变换的MATLAB求解427

12.3.5 利用Z变换求解差分方程429

12.3.6 利用Z变换分析系统频域特性433

12.4 离散傅里叶变换（DFT）的MATLAB实现437

12.4.1 DFT的定义和性质437

12.4.2 DFT的MATLAB实现438

12.4.3 离散傅里叶级数及其MATLAB实现439

12.5 快速傅里叶变换及其应用的MATLAB实现441

12.5.1 快速傅里叶变换的基本用法442

12.5.2 快速傅里叶变换的应用举例443

12.6 无限脉冲响应数字滤波器的设计及MATLAB实现450

12.6.1 数字滤波器概述451

12.6.2 IIR滤波器的设计方法452

12.6.3 滤波器的性能指标及MATLAB函数455

12.6.4 IIR数字滤波器设计常用的MATLAB函数456

12.6.5 IIR数字滤波器的设计458

12.6.6 MATLAB提供的IIR滤波器设计函数：完全设计法464

12.6.7 IIR数字滤波器的直接设计法467

12.7 FIR数字滤波器设计及MATLAB实现469

12.7.1 FIR数字滤波器概述470

12.7.2 窗函数设计FIR滤波器472

12.7.3 MATLAB提供的窗函数及窗函数设计的MATLAB实现473

12.7.4 FIR数字滤波器的最优化设计及MATLAB实现486

第13章 图像处理492

13.1 数字图像的基本原理493

13.1.1 数字图像的表示493

13.1.2 数字图像的MATLAB操作基础493

13.1.3 数字图像的类型及其转换498

13.2 图像增强509

13.2.1 灰度变换增强509

13.2.2 直方图增强514

13.2.3 图像平滑516

13.2.4 图像锐化527

13.2.5 频域增强531

13.3 图像复原536

13.3.1 退化模型537

13.3.2 无约束图像复原538

13.3.3 有约束图像复原539

13.4 二值形态学操作541

13.4.1 膨胀和腐蚀541

13.4.2 开操作和闭操作543

13.4.3 膨胀和腐蚀的MATLAB实现方法543

13.4.4 一些基本的形态学算法544

13.5 图像压缩编码545

13.5.1 图像压缩编码概述545

13.5.2 无损压缩技术546

13.5.3 有损压缩技术547

13.6 图像分割548

13.6.1 边缘检测方法548

13.6.2 阈值分割技术551

13.6.3 区域分割技术552

第14章 系统辨识554

14.1 系统辨识的基本理论554

14.1.1 系统和模型554

14.1.2 辨识问题555

14.1.3 系统辨识的步骤555

14.1.4 系统辨识的误差准则556

14.2 最小二乘法参数辨识及其MATLAB仿真558

14.2.1 最小二乘法的基本原理558

14.2.2 加权最小二乘法的基本原理560

14.2.3 最小二乘法的递推算法564

14.2.4 增广最小二乘法及MATLAB实现570

14.3 参数的梯度校正辨识575

14.3.1 确定性问题的梯度校正参数辨识及MATLAB实现575

14.3.2 随机问题的梯度校正参数辨识582

14.3.3 随机逼近法583

14.4 极大似然估计参数辨识586

14.4.1 极大似然参数辨识的基本概念586

14.4.2 系统模型参数的极大似然估计588

14.4.3 递推的极大似然参数估计594

14.5 Bayes辨识方法及MATLAB实现600

14.5.1 Bayes辨识方法的基本原理600

14.5.2 最小二乘模型的Bayes参数辨识601

14.5.3 MATLAB仿真实例602

14.6 神经网络模型辨识方法及MATLAB实现605

14.6.1 神经网络基本介绍606

14.6.2 BP神经网络609

14.6.3 RBF神经网络辨识615

14.7 模糊系统辨识及MATLAB实现620

14.7.1 模糊理论概述620

14.7.2 基于T-S模型的模糊系统辨识626

14.7.3 模糊逼近629

第15章 自抗扰控制技术的MATLAB实现633

15.1 经典PID控制器633

15.1.1 经典PID控制律633

15.1.2 经典PID的优势与不足637

15.2 安排过渡过程仿真638

15.3 微分跟踪器及其MATLAB仿真645

15.3.1 经典微分环节的噪声放大效应645

15.3.2 微分跟踪器646

15.3.3 最速控制综合函数653

15.4 误差反馈控制律661

15.5 扩张状态观测器668

15.5.1 状态观测器668

15.5.2 扩张状态观测器681

15.5.3 高增益状态观测器688

15.6 自抗扰控制器695

15.6.1 自抗扰控制器设计方法695

15.6.2 改进的非线性PID控制器696

15.6.3 自抗扰控制器703

第16章 模糊控制及其MATLAB应用715

16.1 模糊控制的基本理论715

16.1.1 模糊控制基本理论概述715

16.1.2 模糊集合的相关概念716

16.1.3 模糊集合的基本运算717

16.1.4 隶属函数719

16.1.5 模糊推理规则729

16.2 模糊控制系统的设计732

16.2.1 模糊控制系统的组成732

16.2.2 模糊控制系统的设计732

16.3 MATLAB模糊逻辑工具箱735

16.3.1 模糊推理系统编辑器736

16.3.2 隶属度函数编辑器737

16.3.3 模糊规则编辑器738

16.3.4 模糊规则观察器739

16.3.5 模糊推理输入输出曲面观察器739

16.3.6 使用MATLAB命令实现模糊逻辑系统745

16.3.7 模糊逻辑工具箱命令函数简介749

16.4 Sugeno型模糊推理系统773

16.4.1 Sugeno型模糊推理系统简介774

16.4.2 Sugeno型模糊推理系统实例774

16.4.3 Mamdani系统与Sugeno系统的比较776

16.5 模糊理论在控制工程中的应用777

16.5.1 模糊控制777

16.5.2 模糊建模782

16.5.3 模糊控制与Simulink的结合应用785