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1、MATLAB语言工程应用课程简介课程代码：课程名称（中文）：MATLAB语言工程应用课程名称（英文）：MATLAB Applications in Engineering学时/学分：20/1一、课程的性质、目的与任务本课程重点讲述MATLAB在系统仿真建模和试验数据处理方面的应用,内容主要包括：MATLAB基本矩阵运算指令、微积分指令、基本绘图指令、Simulink工具箱基本仿真指令、动态测试数据处理简介，MATLAB系统仿真应用实例和MATLAB试验数据处理应用实例等。通过本课程的学习，培养学生掌握运用MATLAB工具解决工程中常见的系统建模仿真和试验数据处理的能力，为后续专业课程及实验环节
2、奠定理论基础。二、先修课程高等数学、线性代数、概率论及数理统计等（一）课堂教学20学时（二）、实验环节四、推荐教材及参考资料主要参考书：董霖主编MATLAB使用详解基础、开发及工程应用，电子出版社，2009隋思涟，王岩主编MATLAB语言与工程数据分析，清华大学出版社，2009原思聪主编MATLAB语言与机械工程，机械工业出版社，2008郭仁生主编机械工程设计分析和MATLAB应用（第2版），机械工业出版社，2008宋志安主编机械工程控制基础MATLAB工程应用，国防工业出版社，2008薛定宇，陈阳泉著高等应用数学问题的MATLAB求解（第2版），清华大学出版社，20081. MATLAB语言
3、与机械工程第1章MATLAB的基础知识1.1MATLAB简介1.2MATLAB的集成工作环境1.3MATLAB的基本特性1.4MATLAB的M文件第2章MATLAB的基本运算2.1矩阵及其运算2.2矩阵的创建及寻访2.3MATLAB的函数及基本运算第3章数据可视化技术3.1图形窗口及坐标系3.2二维绘图功能3.3三维绘图功能3.4特殊图形3.5动态图形3.6MATLAB的图形窗及图形打印第4章辅助数值分析与处理4.1多项式4.2线性方程组求解4.3曲线拟合4.4曲线插值4.5极值与零点4.6数值微商4.7数值积分第5章辅助优化设计与机械工程应用5.1MATLAB求解最优化问题的方法及常用函数5
4、.2无约束最优化问题5.3有约束最优化问题5.4二次规划问题5.5多目标规划问题5.6最大最小化问题第6章应用接口编程与机械工程应用6.1MATLAB的程序设计及其在机械工程中的应用6.2MATLAB的数据接口6.3文件IO操作6.4MEX文件与动态链接6.5MATLAB计算引擎第7章动态仿真设计与机械工程应用7.1仿真技术概论7.2机电系统建模7.3SIMULINK概述7.4SIMULINK的功能模块及建模7.5子系统及其封装和应用7.6S-Function设计7.7机构系统建模与仿真分析SimMechanics第8章模糊系统辅助设计与机械工程应用8.1模糊系统概述8.2模糊逻辑工具箱命令函
5、数及应用8.3模糊推理系统的设计8.4应用模糊逻辑系统的设计8.5模糊系统辅助设计示例第9章智能算法及其在机械工程中的应用9.1模拟退火算法9.2遗传算法9.3神经网络优化算法9.4智能混合系统优化设计方法9.5蚁群算法9.6粒子群算法第10章用户界面程序设计10.1界面设计基本原则及方法10.2图形对象句柄及GUI设计工具简介10.3菜单设计10.4控件设计10.5用户界面设计示例附录附录A MATLAB的命令及函数简介附录B MATLAB的库函数总汇附录C MATLAB的常用工具箱函数总汇2. 机械工程设计分析和MATLAB应用 第2版第1篇 MATLAB工程应用基础 1一、MATLAB的
6、主要特点 1二、MATLAB的系统界面和菜单功能 2三、运算符、标点符和数据类型 5四、基本数学函数 10五、矩阵及其运算 11六、数组的运算 17七、数据的输入与输出 19八、M文件 20九、流程控制结构 23十、图形功能 27十一、多项式运算 36十二、数据插值 38十三、函数的导数和积分 41十四、求解方程和方程组 52十五、最优化方法 57第2篇 MATLAB工程应用实例 71实例1 连杆机构的运动设计 71一、给定连杆机构极限位置和最小传动角的设计问题 71二、给定连杆机构连架杆对应位置的设计问题 73三、优化设计问题 75实例2 连杆机构的运动分析 78一、机构运动分析的数学模型和
7、求解方法 78二、运动误差分析 80三、计算实例的M文件和运算结果 80实例3 连杆机构的运动精度综合 84一、滑块的运动参数及其均值 84二、滑块运动参数的标准离差 85三、滑块运动参数的偏差及其最大值和最小值 85四、曲柄滑块机构等影响法精度综合 86五、计算实例 87六、M文件和运算结果 88实例4 槽轮机构的运动分析 92一、槽轮机构的运动方程 92二、槽轮的运动参数 93三、计算实例 93四、M文件和运算结果 93实例5 对心直动凸轮机构压力角的计算 100一、凸轮机构压力角的图解 101二、凸轮机构压力角的计算 102三、计算实例 103四、M文件和运算结果 104实例6 凸轮轮廓
8、的设计计算与绘图 105一、基本流程和数学模型 106二、编制M文件使用主要函数和命令的说明 107三、M文件和运行结果 107实例7 共轭平面分度凸轮机构设计 112一、机构主要运动参数分析 113二、凸轮机构主要几何尺寸计算 116三、凸轮轮廓直角坐标值计算 118四、凸轮机构工作情况分析 120五、设计计算实例、M文件和运算结果 121实例8 搅拌机工作头旋轮轨迹分析和仿真 131一、搅拌机的传动系统 131二、内外啮合圆锥齿轮行星传动的运动分析 132三、运动模拟分析的M文件和运算结果 133实例9 V带传动多目标优化设计 137一、V带传动多目标优化设计数学模型 138二、M文件和运
9、算结果 140三、使用最大最小化函数fminimax求解多目标优化问题的讨论 142实例10 齿轮传动的设计计算 143一、齿轮传动设计计算的简化方法 143二、M文件基本流程和主要处理方法 144三、M文件和运算结果 145实例11 齿轮传动参数测定和公法线公差计算 151一、变位齿轮传动参数的测定和计算 151二、斜齿圆柱齿轮公法线长度及其偏差的计算 156实例12 轴系设计计算 157一、齿轮传动设计 158二、转轴的设计计算 160三、圆锥滚子轴承的寿命计算 162四、角接触球轴承的寿命计算 164五、深沟球轴承的寿命计算 165六、M文件和运算结果 165实例13 主轴支承静不定结构
10、的计算 174一、轴承径向反力位置载荷关系曲线的分段拟合 175二、建立主轴力矩平衡方程 176三、计算主轴前支承的径向反力 177四、计算程序框图 178五、计算实例 179六、M文件和运算结果 180实例14 机械的可靠性分析与设计 183一、机械零件的可靠度计算实例 183二、机械零件的可靠性设计实例 184三、转轴可靠性设计的M文件和运算结果 188实例15 优化设计模型的几何描述 192一、函数曲面、等值线和可行域的几何描述 192二、应用实例 192三、M文件和运行结果 194实例16 人字架结构尺寸的优化设计 200一、建立人字架结构尺寸优化问题的数学模型 201二、选择优化函数
11、 202三、M文件和运算结果 203四、优化问题的几何描述 204实例17 优化设计的分析与计算 205一、求解无约束优化问题 206二、求解约束优化问题 207三、M文件和运算结果 209实例18 多目标优化问题的理想有效解 212一、多目标优化的策略 212二、计算实例和数学模型 213三、M文件的主要特点 215四、M文件和运算结果 215实例19 无心磨削工艺参数的优化 218一、无心磨削工艺参数分析 219二、建立优化设计的数学模型 219三、M文件的主要特点 221四、M文件和运算结果 222五、凑整解处理 225实例20 曲线拟合和多项式拟合 226一、直线拟合 226二、曲线拟
12、合 227三、多项式拟合 228四、计算实例 229五、M文件和运算结果 230参考文献3. MATLAB语言与工程数据分析第1章MATLAB使用入门1.1 认识MTALAB1.1.1 MATLAB的历史1.1.2 MATLAB的特点1.1.3 MATLAB的安装1.1.4 MATLAB的卸载1.1.5 MATLAB的启动1.1.6 MATLAB的退出1.2 MATLAB的桌面1.2.1命令窗口1.2.2工作空间窗口1.2.3命令历史窗口1.2.4当前目录窗口1.3 MATLAB的帮助1.3.1帮助命令1.3.2查询命令1.3.3联机帮助1.3.4演示帮助1.4工作环境的管理1.4.1窗口的设
13、置1.4.2路径管理1.5常用的命令、函数和常数1.5.1工作环境命令1.5.2关于数组的函数1.5.3特殊变量与常数习题第2章数组的创建2.1向量的创建2.1.1 直接输入2.1.2用冒号生成向量2.1.3用函数生成向量2.1.4向量的连接2.2矩阵的生成2.2.1简单矩阵的生成2.2.2矩阵的连接2.3多维数组的生成2.4矩阵和多维数组的生成函数2.4.1 函数eye2.4.2 函数ones2.4.3 函数zeros 2.4.4 函数rand2.5矩阵元素的提取与替换2.5.1下标与索引2.5.2元素的提取或替换2.5.3矩阵中行或列的提取或替换2.5.4矩阵中行或列的删除2.5.5end
14、的使用2.6矩阵元素的重排与复制排列2.6.1矩阵的重排函数reshape2.6.2矩阵的复制函数repmat 2.7矩阵的翻转与旋转2.7.1矩阵的翻转2.7.2矩阵的旋转函数rot902.8矩阵的生成与提取函数2.8.1矩阵的生成和提取函数diag2.8.2矩阵的提取函数tril和triu2.8.3用blkdiag生成分块对角矩阵2.9调入外部数据2.9.1 调入mat文件2.9.2调入文本文档2.9.3调入Excel文件2.9.4用M文件的方式输入矩阵第3章矩阵的基本运算第4章数据类型第5章基本编程第6章作图第7章图形用户界面第8章方差分析第9章回归分析第10章正交试验设计参考文献4.
15、机械工程控制基础MATLAB工程应用 第1章绪论1.1自动控制系统的一般概念1.1.1 系统的描述1.1.2控制和控制系统的概念1.2开环控制系统与闭环控制系统1.3自动控制系统的分类1.3.1线性控制系统和非线性控制系统1.3.2恒值控制系统和随动系统1.3.3连续控制系统和离散控制系统1.4自动控制系统的品质要求1.5自动控制系统的常用研究方法1.6 自动控制系统的数学模型及MATLAB描述方法习题第2章MATLAB基础知识2.1引言2.1.1 MATLAB发展历程2.1.2MATLAB系统构成2.1.3MATLAB工具箱2.1.4MATLAB 7.0Simulink 6.0最新特点2.2
16、MATLAB桌面操作环境2.2.1MATLAB启动和退出2.2.2MATLAB主菜单及功能2.2.3MATLAB命令窗口2.2.4 MATLAB工作空间2.2.5MATLAB文件管理2.2.6MATLAB帮助使用2.3MATLAB数值计算2.3.1MATLAB数值类型2.3.2矩阵运算2.4关系运算和逻辑运算2.5符号运算2.5.1符号运算基础2.5.2常用符号运算2.5.3控制系统中常用的符号运算2.6MATLAB常用绘图命令2.7MATLAB程序设计2.7.1MATLAB程序类型2.7.2MATIAB程序流程控制2.7.3MATLAB程序基本设计原则习题第3章控制系统的数学模型3.1系统的
17、微分方程3.1.1概述3.1.2列写微分方程的一般方法3.2数学模型建模实例3.3系统按数学模型的分类3.4控制系统的线性化数学模型3.5拉普拉斯变换3.6拉普拉斯反变换3.7系统的传递函数3.7.1传递函数的定义与性质3.7.2传递函数的零点、极点和放大系数3.8典型环节及其传递函数3.8.1环节的概念3.8.2环节的分类3.9相似原理3.10MATLAB的仿真集成环境Simulink3.10.1传递函数方框图3.10.2仿真工具Simulink3.11系统模型的连接3.11.1模型串联3.11.2模型并联3.11.3反馈连接3.11.4系统扩展3.12状态空问法建模3.13系统模型的转换习
18、题第4章控制系统的时域分析第5章系统的频率响应法第6章系统的稳定性第7章系统的性能指标与校正参考文献5. 高等应用数学问题的MATLAB求解（第2版）第1章计算机数学语言概述1.1数学问题计算机求解概述1.1.1 为什么要学习计算机数学语言1.1.2 数学问题的解析解与数值解1.1.3 数学运算问题软件包发展概述1.1.4 常规计算机语言的局限性1.2计算机数学语言简介1.2.1 计算机数学语言的出现1.2.2 三种有代表性的计算机数学语言1.2.3 开放式免费科学运算语言简介1.3关于本书及相关内容1.3.1 本书框架设计及内容安排1.3.2 MATLAB语言学习方法与资源1.3.3 本课程
19、与其他相关课程的关系1.4习题参考文献第2章MATLAB语言程序设计基础2.1MATLAB程序设计语言基础2.1.1 MATLAB语言的变量与常量2.1.2 数据结构2.1.3 MATLAB的基本语句结构2.1.4 冒号表达式与子矩阵提取2.2基本数学运算2.2.1 矩阵的代数运算2.2.2矩阵的逻辑运算2.2.3矩阵的比较运算2.2.4 解析结果的化简与变换2.2.5基本数论运算2.3MATLAB语言的流程结构2.3.1循环结构2.3.2 转移结构2.3.3开关结构2.3.4试探结构2.4函数编写与调试2.4.1 MATLAB语言函数的基本结构2.4.2 可变输入输出个数的处理2.4.3 i
20、nline函数与匿名函数2.5二维图形绘制2.5.1 二维图形绘制基本语句2.5.2 其他二维图形绘制语句2.5.3 隐函数绘制及应用2.5.4图形修饰2.6三维图形表示2.6.1三维曲线绘制2.6.2 三维曲面绘制2.6.3三维图形视角设置2.7图像处理简介2.8习题参考文献第3章微积分问题的计算机求解3.1极限问题的解析解3.1.1 单变量函数的极限3.1.2 多变量函数的极限3.2函数导数的解析解3.2.1 函数的导数和高阶导数3.2.2 多元函数的偏导数3.2.3 多元函数的Jacobian矩阵3.2.4Hessian偏导数矩阵3.2.5 隐函数的偏导数3.2.6参数方程的导数3.3积分问题的解析解3.3.1 不定积分的推导3.3.2 定积分与无穷积分计算3.3.3 多重积分问题的MATLAB求解3.4 函数的级数展开与级数求和问题求解3.4.1 Taylor幂级数展开3.4.2 Fourier级数展开3.4.3 级数求和的计算3.4.4序列求积问题3.5 曲线积分与曲面积分的计算第4章线性代数问题的计算机求解第5章积分变换与复变函数问题的计算机求解第6章代数方程与最优化问题的计算机求解第7章微分方程问题的计算机求解第8章数据插值、函数逼近问题的计算机求解第9章概率论与数理统计问题的计算机求解第10章数学问题的非传统解法MATLAB函数名索引