前言

MATLAB是国际上公认的最优秀的数值计算和仿真分析软件之一，并且具有很强的开放性。到目前为止，MATLAB平台已经推出了几十种针对不同应用的工具箱，其中为满足神经网络研究而开发的神经网络工具箱是其重要组成部分。

人工神经网络（Artificial Neural Network，ANN），是一种模仿生物神经网络的结构和功能的数学模型或计算模型。神经网络由大量的人工神经元联结进行计算。这种网络依靠系统的复杂程度，通过调整内部大量节点之间相互连接的关系，从而达到处理信息的目的。大多数情况下，人工神经网络能在外界信息的基础上改变内部结构，是一种自适应系统。

神经网络的研究可以分为理论研究和应用研究两大方面。在网络模型与算法研究的基础上，利用人工神经网络组成实际的应用系统，例如，完成某种信号处理或模式识别的功能，构建专家系统等。

本书基于MATLAB R2013a 软件详细讲解进行神经网络设计的方法和技巧，同时给出了MATLAB在神经网络方面的应用。

1.本书特点

由浅入深，循序渐进：本书以初中级读者为对象，首先从MATLAB使用基础讲起，再以神经网络在MATLAB中的应用案例帮助读者尽快掌握神经网络设计的技能。

步骤详尽，内容新颖：本书结合作者多年MATLAB神经网络使用经验与实际工程应用案例，将MATLAB软件的使用方法与技巧详细地讲解给读者。本书在讲解过程中步骤详尽、内容新颖，讲解过程辅以相应的图片，使读者在阅读时一目了然，从而快速把握书中所讲内容。

实例典型，轻松易学：学习实际工程应用案例的具体操作是掌握神经网络设计最好的方式。本书通过综合应用案例，透彻详尽地讲解了神经网络在各方面的应用。

2.本书内容

本书基于MATLAB R2013a 版软件，讲解了神经网络设计的基础知识和核心内容。本书主要分为两个部分：MATLAB基础知识和神经网络工具箱。

第1章本章简单介绍了MATLAB 的基本知识，包括简介、特点、安装、工作环境等。对MATLAB软件的基本用途和方法也做了简单介绍。

第2章本章对Simulink 做了简单介绍，包括simulink 基础以及Simulink 组成、工作原理和环境设置等。

第3章本章介绍了MATLAB程序设计，包括MATLAB的程序结构、MATLAB 控制语句、数据的输入和输出、文件操作、程序优化和程序调试等内容。

第4章本章介绍了人工神经网络，包括人工神经网络的基本概念、研究方向等。之后，介绍了神经网络的基本单元——神经元，并对神经网络结构和学习做了讲解，最后介绍了神经网络工具箱。

第5章本章介绍了感知器，包括感知器的慨念、学习规则、局限性和工具箱的函数等，还对感知器在MATLAB中的仿真设计做了叙述。

第6章本章介绍了线性神经网络的应用，包括线性神经网络原理、模型、工具箱函数、基本的设计方法及其设计案例。

第7章本章主要介绍BP 神经网络原理，包括BP 神经网络的模型、算法、训练和功能等知识，还介绍了BP神经网络的设计方法、工具箱函数及典型工程应用案例。

第8章本章主要介绍RBF 神经网络模型，包含其工作原理和具体实现，还介绍了RBF神经网络的学习算法、工具箱函数、非线性滤波及RBF在MATLAB中的应用实例。

第9章本章主要介绍反馈型神经网络，包括反馈型神经网络的基本概念、Hopfield网络模型、Hopfield网络工具箱函数、离散型Hopfield网络和连续型Hopfield网络等，最后还对Elman网络进行了说明。

第10章本章主要介绍竞争型神经网络，包括自组织型竞争神经网络、自组织特征映射神经网络、自适应共振理论神经网络、学习向量量化神经网络、竞争型神经网络工具箱函数和竞争型神经网络的应用等。

第11章本章主要介绍神经网络在Simulink中的应用，包括Simulink中的神经网络模块、神经网络模型预测控制系统、反馈线性化控制系统和模型参考控制系统等。

第12章本章主要介绍神经网络GUI 方面的知识，包括GUI 简介、常规神经网络GUI、神经网络拟合GUI、模式识别GUI和聚类GUI，最后还对GUI的数据操作进行了介绍。

第13章本章主要介绍自定义神经网络的创建、网络初始化、训练和仿真等内容。因为自定义函数学习难度较大，本章只是简单介绍了自定义函数的种类。

第14章本章主要介绍随机神经网络的基本思想，模拟退火算法和Boltzmann机算法，并举例用随机神经网络解决实际TSP问题。

第15章本章主要运用简单的实例介绍了简单的神经网络应用，包括感知器神经网络、线性神经网络、BP神经网络和RBF神经网络的使用。

第16章本章主要介绍BP 神经网络、PID神经网络控制、遗传算法优化、模糊神经网络和概率神经网络分类预测等5个典型的神经网络应用案例。

注：本书中用到的所有程序代码和数据，请到作者博客下载。

3.读者对象

本书适合于MATLAB神经网络设计初学者和期望提高神经网络工程应用能力的读者，具体说明如下。

★ 相关从业人员　　　★ 初学MATLAB神经网络的技术人员

★ 大中专院校的教师和在校生　★ 相关培训机构的教师和学员

★ 参加工作实习的“菜鸟”　★ 广大科研工作人员

4.本书作者

本书由MATLAB技术联盟刘冰、郭海霞编写，另外孔玲军、李昕、刘成柱、史洁玉、孙国强、代晶、贺碧蛟、石良臣、柯维娜等人为本书的编写提供了大量的帮助，在此一并表示感谢。

虽然作者在本书的编写过程中力求叙述准确、完善，但由于水平有限，书中难免存在错误和欠妥之处，希望读者和同仁能够及时指出，共同促进本书质量的提高。

5.读者服务

读者朋友在学习过程中遇到与本书有关的技术问题，可以发邮件到邮箱book_hai@126.com，或者访问博客 http://blog.sina.com.cn/tecbook，我们会尽快给予解答，并竭诚为您服务。

编者

2013年秋