MATLAB是由美国MathWorks公司发布的，主要应用于科学计算可视化以及交互式程序设计的高科技计算环境。它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中，为科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案。

总的来说，MATLAB有如下4个特点。

(1)语言简洁紧凑，使用方便灵活，库函数极其丰富。有高性能数值计算的高级算法，特别适合矩阵代数领域；MATLAB程序书写形式自由，可以利用其丰富的库函数避开繁杂的子程序编程任务，压缩了一切不必要的编程工作。由于库函数都由本领域的专家编写，用户不必担心函数的可靠性。可以说，使用MATLAB进行科技开发是站在专家的肩膀上进行开发。

(2)图形功能强大。在FORTRAN和C语言里，绘图都很不容易，但在MATLAB里，数据的可视化非常简单。

(3)功能强大的工具箱。MATLAB包含两个部分：核心部分和各种可选的工具箱。核心部分中有数百个核心内部函数。其工具箱又分为两类：功能性工具箱和学科性工具箱。功能性工具箱主要用来扩充其符号计算功能、图示建模仿真功能、文字处理功能以及与硬件实时交互功能，可用于多种学科；学科性工具箱是专业性比较强的，如(control,signal proceessing,commumnication)toolbox等。这些工具箱都是由该领域内学术水平很高的专家编写的，用户无需编写自己学科范围内的基础程序，而可直接进行高精尖的研究。

(4)高级但简单的程序环境，具备与其他语言编写的程序结合和输入输出格式化数据的能力；MATLAB既具有结构化的控制语句（如for循环、while循环、break语句和if语句），又有面向对象编程的特性。

本书选用MATLAB来分析理论力学中运动学、动力学问题，就是在利用其强大的数值计算和数据可视化功能。

当前运动学、动力学问题分析求解的现状是：①一般只能对运动学、动力学问题进行瞬态分析；②部分运动学、动力学问题的求解需要很好的数学功底和解题技巧；③某些比较复杂的运动，其运动过程不容易想象。针对以上三点，从本章开始，引入MATLAB来对运动学、动力学问题进行数值计算，并将结果以曲线、动画等可视化的形式来表现，使求解运动学、动力学问题变得容易，且对力学问题有更加清晰的认识。

物体相对于不同参考系的运动是不同的。研究点相对于不同参考系的运动，分析点相对于不同参考系运动之间的关系，称为复杂运动或合成运动。在理论力学中，介绍了分析某一瞬时点的速度合成定理和某一瞬时点的加速度合成定理（两种）。本章首先将相应的点的位移（转角）、速度（角速度）和杆件转动的转角、角速度设为运动变量，并运用速度合成定理得到其表达式；对表达式求导，建立相应运动变量的微分方程组；最后运用MATLAB求解在某一模拟时段内的运动变量矩阵，并将之以数据曲线和动画的形式显示。其中关键的是在运用速度合成定理进行速度分析时，要将相应的速度（角速度）设定在位移（转角）的正方向。

刚体既在移动，同时又转动即是平面运动，可以看成平动和转动的合成，其分析方法主要有基点法和瞬心法。本章首先将相应的点的位移、速度和杆件转动的转角、角速度设为运动变量，并运用基点法的速度合成定理得到相应的表达式；对表达式求导，建立相应运动变量的微分方程组；最后运用MATLAB求解在某一模拟时段内的运动变量矩阵，并将之以数据曲线和动画的形式显示。其中关键的是运用基点法进行速度分析时，要将相应的速度、角速度设定在位移、转角的正方向。

机构是由多个构件组成的，各构件通过运动副联接而转递运动和动力。复杂的平面机构中，可能同时有平面运动和点的合成运动问题，仅用刚体平面运动或点的合成运动分析方法难以求解机构运动。本章将综合运用刚体平面运动的基点法和点的合成运动的速度合成定理等对多个机构的运动过程进行分析。

动力学研究物体的机械运动与作用力之间的关系，其研究对象包括了质点、质点系（刚体）。动量定理、动量矩定理和动能定理是动力学三大定理，是求解动力学问题最基本、最常用的方法。本章将对多个动力学问题，综合运用此三大定理建立分析模型，得到其运动变量的微分方程和相关作用力计算表达式，并借助MATLAB编程进行求解。与传统方法比较，本章的分析过程最重要的是必须首先设定运动变量，如点的坐标、速度和杆的转角、角速度等，并特别要注意规定这些运动变量的正负方向。从本章开始，与前面章节最大的不同在于将运动分析和受力分析综合在一起，不但要计算运动变量矩阵，还要将约束力向量也同时计算出来。

将虚位移原理与达朗贝尔原理结合可以得到不含约束反力的质点系动力学方程--动力学普遍方程，而动力学普遍方程在广义坐标下的表现形式就是拉格朗日方程。在多自由度系统中，拉格朗日方程组的方程数和自由度数相等，且每个方程都为二阶微分方程，为非线性方程。在保守系统中，只需设定广义坐标，并由此计算系统动能和势能就可以得到其动力学微分方程，然后借助MATLAB来实现过程分析。本章首先计算运动变量矩阵，然后再计算约束力向量。与传统方法相比，本章的分析过程最重要的是首先设定广义坐标，并以此表达出拉格朗日方程组，进而简化出每个广义坐标的二阶微分动力学方程，然后用MATLAB来实现微分方程组的求解，并将结果用曲线、动画等可视化的形式直观表达出来。