MATLAB及在控制系统课程中的应用PPT教学课件（完整版）.ppt

2019/4/8,1,matlab及在控制系统课程中的应用,2010年12月20日,2019/4/8,2,参考书目,1、matlab及在电子信息课程中的应用（第二版） 陈怀琛 电子工业出版社 2004年1月 2、控制系统仿真与计算机辅助设计 薛定宇（东北大学） 机械工业出版社 2005年1月 3、控制系统数字仿真与cad (第二版) 张晓华（哈尔滨工业大学）机械工业出版社 2006年5月 4、控制系统的数字仿真与计算机辅助设计 钱积新等 化学工业出版社 2003年5月 5、基于matlab的系统分析与设计控制系统 楼顺天等 西安电子科技大学出版社 6、matlab6.x 教程 7、matlab与控制系统仿真实践 定价：34 元 作者：赵广元 书号：978-7-81124-787-9 北京航空航天大学出版社,2019/4/8,3,目 录,第1章 matlab 语言概述 第2章 基本语法 第3章 matlab 的开发环境和工具 第4章 matlab 的其他函数库 第5章 matlab的simulink仿真 第6章 matlab在自动控制原理中应用,2019/4/8,4,第1章 matlab语言概述,1.1 matlab语言的发展 1.2 matlab语言的特点 1.3 matlab的工作环境 1.3.1 命令窗 1.3.2 图形窗 1.3.3 文本编辑窗 1.4 演示程序 1.5 网络资源,2019/4/8,5,1.1 matlab语言的发展,1.1.1 matlab 概述 matlab是集数值计算、符号运算及图形处理等强大功能于一体的科学计算语言，是一种交互式的以矩阵为基础的系统计算平台,它用于科学和工程的计算与可视化。它的优点在于快速开发计算方法，而不在于计算速度。 matlab已成为一门高校必修的课程，也是最为普遍的计算工具之一。,2019/4/8,6,1.1 matlab语言的发展(续),1.1.2 matlab的发展 matlab名字由matrix和 laboratory 两词的前三个字母组合而成。那是20世纪七十年代，时任美国新墨西哥大学计算机科学系主任的cleve moler出于减轻学生编程负担的动机，为学生设计了一组调用linpack和eispack矩阵软件工具包库程序的的“通俗易用”的接口，此即用fortran编写的萌芽状态的matlab。 1984年由little、moler、steve bangert合作成立mathworks公司，并把matlab正式推向市场。从这时起，matlab的内核采用c语言编写，而且除原有的数值计算能力外，还新增了数据图视功能。,2019/4/8,7,1997年仲春，matlab5.0版问世，紧接着是5.1、5.2，以及和1999年春的5.3版。现今的matlab拥有更丰富的数据类型和结构、更友善的面向对象、更加快速精良的图形可视、更广博的数学和数据分析资源、更多的应用开发工具。 2000年末又推出6.0版本。无论在界面的设计上还是在内容上较以前版本都有很大的进展。,2019/4/8,8,1.1 matlab语言的发展(续),1.1.3 matlab的版本演化 matlab 1.0 pc matlab-matlab 386 matlab3.5+simulink matlab 4.0：simlink内嵌（1992） matlab 5.0 :全面的面向对象 matlab 5.15.3 （1999） matlab 6.0 （2000） matlab 6.5：购并了matrixx matlab 7.0: （2004）,2019/4/8,9,1.2 matlab语言的特点,友好的工作平台和编程环境 简单易用的程序语言 强大的科学计算及数据处理能力 出色的图形处理功能 应用广泛的模块集和工具箱 实用的程序接口和发布平台 模块化的设计和系统级的仿真,2019/4/8,10,1.3 matlab的工作环境,1.3.1 命令窗(command window) 单行命令执行方式 执行结果直接显示 1.3.2 图形窗(figure window) 用图形方式表示计算结果 1.3.3 文本编辑窗(file editor) 多行命令组成语言组，可以文件方式存盘,下面就具体看一下matlab 的工作环境演示。,2019/4/8,11,1.4 演示程序,在matlab的命令窗中键入 demo或demos,%pend.m plot(-0.2,0.2,0;0,color,y,linestyle,-,linewidth,10); g=0.98;l=1; theta0=pi/6;x0=l*sin(theta0); y0=-l*cos(theta0); axis(-0.75,0.75,-1.25,0); axis(off); head=line(x0,y0,color,r,linestyle,.,erasemode,xor,markersize,40); body=line(0;x0,0,y0,color,b,linestyle,-,erasemode,xor); t=0;dt=0.01; while t=50 t=t+dt; theta=theta0*cos(sqrt(g/l)*t); x=l*sin(theta);y=-l*cos(theta); set(head,xdata,x,ydata,y); set(body,xdata,0;x,ydata,0;y); drawnow; end,2019/4/8,13,部分命令的演示,例1.求 的算术运算结果。 (12+2*(7-4)/32 ans = 2 例2.简单矩阵 的输入步骤。 a = 1,2,3; 4,5,6; 7,8,9 a = 1 2 3 4 5 6 7 8 9,例3. 矩阵的分行输入。 a=1,2,3 4,5,6 7,8,9 a = 1 2 3 4 5 6 7 8 9 例4. 指令的续行输入 s=11/2+1/31/4+1/51/6+1/7 -1/8 s = 0.6345,例5. 复数 表达，及计算 。 （1）z1= 3 + 4i z1 = 3.0000 + 4.0000i （2）z2 = 1 + 2 * i z3=2*exp(i*pi/6) z=z1*z2/z3 z2 = 1.0000 + 2.0000i z3 = 1.7321 + 1.0000i z = 0.3349 + 5.5801i,例6. 复数矩阵的生成及运算 a=1,3;2,4-5,8;6,9*i b=1+5i,2+6i;3+8*i,4+9*i c=a*b a =1.0000 - 5.0000i 3.0000 - 8.0000i 2.0000 - 6.0000i 4.0000 - 9.0000i b = 1.0000 + 5.0000i 2.0000 + 6.0000i 3.0000 + 8.0000i 4.0000 + 9.0000i c = 1.0e+002 * 0.9900 1.1600 - 0.0900i 1.1600 + 0.0900i 1.3700,例7 . 求上例复数矩阵c的实部、虚部、模和相角。 c_real=real(c) c_imag=imag(c) c_magnitude=abs(c) c_phase=angle(c)*180/pi c_real = 99 116 116 137 c_imag = 0 -9 9 0 c_magnitude = 99.0000 116.3486 116.3486 137.0000 c_phase = 0 -4.4365 4.4365 0,例8. 用matlab计算 能得到 2 吗？ （1）a=-8; r=a(1/3) r = 1.0000 + 1.7321i （2）全部方根计算如下 m=0,1,2; r=abs(a)(1/3); theta=(angle(a)+2*pi*m)/3; rrr=r*exp(i*theta) rrr = 1.0000 + 1.7321i -2.0000 + 0.0000i 1.0000 - 1.7321i,（3）图形表示 t=0:pi/20:2*pi;x=r*sin(t);y=r*cos(t); plot(x,y,b:),grid hold on plot(rrr(1),.,markersize,30,color,r) plot(rrr(2,3),o,markersize,15,color,b) axis(-3,3,-3,3),axis square hold off,例9. 画出衰减振荡曲线 及其它的包络线 。t的取值范围是 t=0:pi/50:4*pi; y0=exp(-t/3); y=exp(-t/3).*sin(3*t); plot(t,y,-r,t,y0,:b,t,-y0,:b),例10.画出 所表示的三维曲面。 的取值范围是-8,8. clear; x=-8:0.5:8; y=x; x=ones(size(y)*x; y=y*ones(size(x); r=sqrt(x.2+y.2)+eps; z=sin(r)./r; mesh(x,y,z); colormap(hot) xlabel(x),ylabel(y),zlabel(z),2019/4/8,22,1.5 网络资源,usenet新闻组 matlab的新闻组是comp.soft-sys.matlab。浏览器指向 网络上的工具箱 / /matlabcentral/fileexchange/loadcategory.do,2019/4/8,23,1.5 网络资源(续),bbs 哈尔滨工业大学bbs: telnet:/ 上海交通大学bbs: telnet:/ 清华大学bbs mathtools www服务 matlab 大观园: ,2019/4/8,24,第2章 基本语法,2.1 变量及其赋值 2.2 矩阵的初等运算 2.3 元素群运算 2.4 逻辑判断及流程控制 2.5 基本绘图方法 2.6 m文件及程序调试,2019/4/8,25,2.1 变量及其赋值,2.1.1 标识符与数 标识符是标识变量名、常量名、函数名、文件名的字符串的总称。 1、表示符第1个字符必须是字母。 2、长度不超过31个。 3、区分大小写。 4、变量中不能含有标点符号。 5、变量可直接参与计算。 6、变量一般无需事先定义,2019/4/8,26,2.1.1 标识符与数(续),7、特殊变量,2019/4/8,27,2.1.1 标识符与数(续),8、数值显示格式 matlab中所有的量为双字长浮点数，显示按下面显示规则： 在缺省情况下，当结果为整数，作为整数显示；当结果为实数，以小数后4位的精度近似显示。 如果结果中的有效数字超出了这一范围，以科学计数法显示结果。 format命令改变显示格式，常用的的格式有 long (16位) bank(2个十进制位) hex(十六进制) short(缺省) short e(5位加指数) +(符号) long e(16位加指数) rat(有理数近似),2019/4/8,28,2.1.2 矩阵及其元素的赋值,矩阵获取格式：变量=表达式（或数） 1、直接输入：a=1 2 3；4 5 6；7，8，9 *矩阵用中括号括起。 *元素间用空格隔开，或用逗号隔开。 *每行用分号；号表示回车。 2、行向量 b=1 2 3 4 5 3、列向量 c=1；2；3；4；5; 每行命令后面的分号；表示结果不显示。,2019/4/8,29,2.1.2 矩阵及其元素的赋值(续),4、元素可用表达式表示 d=-1.3 sqrt(3) (1+2+3)/5+1 5、用语句生成 行向量 e=from:step:to 即e=开始数：步长：结束数 e=1：2：10 得e=1 3 5 7 9 6、矩阵连接 b=a b v=a;b,2019/4/8,30,2.1.2 矩阵及其元素的赋值(续),7、用函数创建 如: zeros(m,n) ones(m,n) eye(m,n) zeros(3); zeros(3,3); zeros(2,3); zeros(3,2); ones(3); ones(3,3); ones(2,3); ones(3,2); eye(3); eye(3,3); eye(3,4); eye(4,3);,2019/4/8,31,2.1.2 矩阵及其元素的赋值(续),rand(m,n) %产生均匀分布随机数（0，1） rand(state,0) %把均匀分布伪随机发生器置为0状态 randn(m,n) %产生正态分布随机数 magic(m) %产生魔方数组（对高维不适用） %即每行、每列及对角元素之和为(n3+n)/2 linspace(a,b,n) %在a和b之间均匀产生n个点的值 如：f=linspace(0,1,5) 则 f=0 0.25 0.5 0.75 1.0 logspace(a,b,n) %在a和b之间对数分布产生n个点的值 如：f=logspace(0,1,5) 则 f=1.0000 1.7783 3.1623 5.6234 10.0000,2019/4/8,32,2.1.2 矩阵及其元素的赋值(续),矩阵中的元素（用圆括号中数字来注明） 1. a( i, j ) 表示第i 行，第j列元素。 2. a( i ) 表示第i个元素。 矩阵中元素的排序如右所示 3. a( i, j)=常量，表示给a中元素赋值。 当下标超出原矩阵的尺寸，则自动扩展行列并补零。,2019/4/8,33,2.1.2 矩阵及其元素的赋值(续),4. a( : , j ) 表示a阵中第j 列所有元素。 5. a( i , : ) 表示a阵中第i 行所有元素。 6. a(2:3,4:6) 表示第2行到第3行，第4列到第6列的子矩阵。 7. a(3:7) 指a阵中第3个到第7个元素（列优先）矩阵的序号编址：按列计数。 8. a(2)= 表示去除矩阵中元素。此时矩阵变为行矩阵。 9. a( : ) 指a阵中所有元素组成列向量。,2019/4/8,34,2.1.3 复数,复数的虚部部分用i 或j表示。 如：2+3i ,3-4j 复数可直接计算。 如：z=2+3i;3-4j 或 f=z+2+j;3; 复数的实部和虚部可分别赋值。但 i和j需先清除。 如：clear i j f=1,3;5,7+2,4;6,8*j,2019/4/8,35,2.1.3 复数,b=z 表示共轭转置。 b=conj(z)表示共轭。 如： z=1+2i,3-4j 则： b=z 有 b= 1-2i 3+4j b=conj(z) 有 b= 1-2i,3+4j,2019/4/8,36,2.1.3 复数,b=conj(z)表示转置。 b=z. 表示非共轭复数转置。 如： z=1+2i,3-4j 则： b=conj(z) 有 b= 1+2i 3-4j b= z. 有 b= 1+2i 3-4j,2019/4/8,37,2.1.4 变量的查询，存储，提取,变量的查询 who 或 whos 变量的存储 save 文件名.mat 变量列表 如：save sar a b c 变量中间用空格隔开，不能加逗号。 变量的提取 load 文件名 变量的清除 clear 变量列表 清除所有变量 clear all,2019/4/8,38,2.1.5 基本赋值矩阵,为了方便给大量元素赋值，matlab提供了一些基本矩阵。见书中表2.1 如：a=zeros(m,n) 全0矩阵 b=ones(m,n) 全1矩阵 c=eye(m,n) 单位矩阵 d= rand(m,n) 01之间随机数均匀分布 randn(state,0); %把随机数发生器置0 e=randn(m,n) 均值为0的，单位方差正态分布随机矩阵 f= magic(m) 魔方矩阵,2019/4/8,39,g= linspace(a,b,n) 线性分隔，a,b之间均匀产生n个数 h= logspace(a,b,n) 对数分隔， a,b之间产生n个数 k=diag(a); 取a中对角线元素得到列向量。 p=diag(diag(a) 产生对角阵 a=1 2 3 4; b=diag(a) 产生对角阵 如 a=1 2 3;4 5 6;7 8 9 b=diag(a) 则： b=1；5；9；,2019/4/8,40,2.2 矩阵的初等运算,2.2.1 矩阵的加减乘除 1、+，-，*，/， 2、点乘：.* 右除：./ 左除：. c=a+b; c=a-b c=a*b 注意：矩阵 必须相匹配 x=ab 表示ax=b x=a-1b 即 x=inv(a)*b x=a/b 表示xb=a x=ab-1 即 x=a*inv(b) m,n=size(a) 计算矩阵a的行列大小 k=length(a) 计算矩阵a的行列大小中最大的数,2019/4/8,41,2.2.1 矩阵的加减乘除,点乘、点除 c=a.*b 对应元素间相乘。,2019/4/8,42,c=a./b 对应元素间相除。 c=a.b,2019/4/8,43,2.2.2 矩阵除法及线性方程组的解,方阵的行列式 b=det(a) 即b=|a| 方阵的求逆 b=inv(a) 即b= a-1 条件|a|0 方阵的伪逆矩阵 b=pinv(a) 条件|a|=0 方阵的伴随矩阵 b=inv(a)*det(a) 即b= a-1 |a|,2019/4/8,44,2.2.3 矩阵的乘方和幂次函数,1、矩阵乘方 2、.元素对元素的乘方 c=an 表示a阵自乘n次。 c=a(-n) 表示a阵的逆矩阵自乘n次。 c=a.n 表示a阵中每个元素自乘n次。 c=a.（-n） 表示a阵中每个元素自乘n次后的逆阵。,如 c=a2 c=a .2 c=a (-2)=inv(a)2 c=a .(-2),2019/4/8,46,2.2.4 矩阵结构形式的提取与变换,b=fliplr(a) %将a矩阵左右翻转 b=flipud(a) %将a矩阵上下翻转 b=reshape(a,m,n) %将a阵重组为mxn矩阵 b=rot90(a) %将a矩阵逆时针翻转90度 b=diag(a) %提取a矩阵的对角组成列向量 b=tril(a) %提取a矩阵的左下三角部分 b=triu(a) %提取a矩阵的右上三角部分,如： b=fliplr(a) b=flipud(a) b=rot90(a) b=tril(a),2019/4/8,48,2.3 元素群运算,2.3.1 数组及其赋值 1、t=初值：步长：终值； 如t=0:0.1:1 tt=10:-1:1 2、t=linspace(初值,终值,点数） 如：tr=linspace(0, 2*pi, 9) 3、t=logspace(初值,终值,点数） 如：tp=logspace(0, 1, 11),2019/4/8,49,2.3.2 元素群的四则运算,表示对矩阵中每个元素进行运算 如 x=1 2 3; y=4 5 6 z=x.*y z=4 10 18 z=x.y z=4 2.5 2 z=x.y z=1 32 729 z=x.n n=2 z=1 4 9 z=2.x y z=2 4 8 16 32 64,2019/4/8,50,2.3.3 元素群的函数,等命令可以直接matlab中exp、sprt、sin、cos使用在矩阵上，这种运算只是定义在矩阵的单个元素上，即分别对矩阵的每个元素进行运算。matlab中也提供了基本的三角函数。 注意其中的取整,2019/4/8,51,2.3.3 元素群的函数,2019/4/8,52,2.4 逻辑判断及流程控制,2.4.1 关系操作符 matlab常用的关系操作符有：(大于)、=(大于或等于)、 = =(等于)、 =(不等于)。 matlab的关系操作符可以用来比较两个大小相同的数组，或者比较一个数组和一个标量。在与标量比较时，结果和数组大小一样。 a=1:9; b=a4 b = 0 0 0 0 1 1 1 1 1 c=a(a4) c = 5 6 7 8 9,2019/4/8,53,2.4.1 关系操作符,矩阵查找和排序 子矩阵的查找使用find命令完成，它返回关系表达式为真的下标。例如： a=10:20; find(a15) ans = 7 8 9 10 11 矩阵的排序使用sort函数，它将矩阵按照升序排列。,2019/4/8,54,2.4.2 逻辑运算,逻辑操作符定义了一种与或非的关系表达式。matlab的逻辑操作符有&(与)、|(或)、(非)、xor(异或）。例如： c=(a4) c =1 1 1 1 0 0 0 0 0 c=(a4)&(a7) c =0 0 0 0 1 1 0 0 0 c=xor(a,b),2019/4/8,55,2.4.3 其他关系与逻辑函数,xor(x,y) 异或运算。x或y非零(真)返回1，x和y都是零(假)或都是非零(真)返回0。 any(x) 如果在一个向量x中，任何元素是非零，返回1；矩阵x中的每一列有非零元素，返回1。 all(x) 如果在一个向量x中，所有元素非零，返回1；矩阵x中的每一列所有元素非零，返回1。,%逻辑函数的运用示例。 randn(state,1), r=randn(3,6) %创建正态随机阵 l=abs(r)1.5 %不等式条件运算，结果给出逻辑数组 r(l)=0 %“逻辑1“对应的元素赋0值。 s=(find(r=0) %利用find获得符合关系等式条件的元素“单下标“ r(s)=111 %利用“单下标“定位赋值 ii,jj=find(r=111); %利用find获得符合关系等式条件的元素“双下标“ disp(ii),disp(jj),【例】关系运算运用之一：求近似极限，修补图形缺口。 t=-2*pi:pi/10:2*pi; y=sin(t)./t; subplot(1,2,1),plot(t,y),axis(-7,7,-0.5,1.2), xlabel(t),ylabel(y),title(残缺图形) tt=t+(t=0)*eps; yy=sin(tt)./tt; subplot(1,2,2),plot(tt,yy),axis(-7,7,-0.5,1.2) xlabel(t),ylabel(yy),title(正确图形) warning: divide by zero.,2019/4/8,59,【例】逻辑操作应用之一：逐段解析函数的计算和表现。本例演示削顶整流正弦半波的计算和图形绘制。,t=linspace(0,3*pi,500);y=sin(t); z1=(t2*pi).*y; w=(tpi/3 subplot(1,3,1),plot(t,y,:r),ylabel(y) subplot(1,3,2),plot(t,z1,:r),axis(0 10 -1 1) subplot(1,3,3),plot(t,z2,-b),axis(0 10 -1 1),2019/4/8,61,【例】写出生成下图所示波形的matlab脚本文件m文件。图中虚线为正弦波，要求它的负半波被置零，且在 处被削顶。,t=linspace(0,3*pi,500); y=sin(t); z1=(t2*pi).*y; w=(tpi/3,2019/4/8,63,2.4.4 流程控制语句,脚本 对于简单问题，使用直接输入命令简单有效；对稍复杂和多次重复的应用，直接输入命令比较麻烦。matlab提供了逻辑解决方案，它允许用户把多个命令放在一个简单的文本文件中，如同在matlab中键入命令一般，这种文件称为脚本文件，由于脚本文件以m为扩展名，它常称为m文件。脚本文件为文本形式的，对跨平台处理十分有利。 使用脚本文件，可以把命令保存在磁盘上，便于以后的访问；同时对使用大的数组也带来的方便；增加注释可以为脚本中的命令作文挡以免以后忘记。,2019/4/8,64,2.4.4 流程控制语句,为了便于应用，matlab提供了一些流程控制的命令。这些命令对脚本编写带来了一些方便，但是需要注意的是，尽量不要使用这些流程控制命令，尤其是循环控制命令。 if 语句 很多情况下，命令的序列必须根据关系的检验有条件的执行，它由if-else-end结构提供。它的结构如下： if expression1 commands1 elseif expression2 commands2 elseif else commands end,2019/4/8,65,2.4.4 流程控制语句,在执行过程中，matlab依次检查各个表达式，只执行第一个表达式为真的命令串，接下来的关系表达式不检验，跳过其余的if-else-end结构，而且，最后的else命令可有可无。,2019/4/8,66,求,2019/4/8,67,2.4.4 流程控制语句,for循环 for循环允许一组命令以固定的次数重复，它的一般形式是 for x=array command end for 和end之间的命令串按数组array的每一列执行一次，直到n次后终止。 如：for j=1:2:10 y=j+j.2; end,2019/4/8,68,2.4.4 流程控制语句,for循环不能使用内部重新赋值循环变量而终止； for循环内部接受任何有效的matlab数组； for循环可以嵌套； 只要有矩阵形式可以解决的问题，不要使用for循环。使用for循环的算法执行很慢，一个好的matlab算法不应当出现循环语句。tic/toc 循环可以使用break跳出，但只跳出所在的循环，不跳出整个嵌套结构。,2019/4/8,69,2.4.4 流程控制语句,while循环 与for循环以固定的次数求一组指令相反，while循环以不定的次数求一组语句的值。while循环的一般形式为： while expression commonds end 只要表达式expression里的所有元素为真，就执行命令串commands。通常表达式求值给一个标量值，单数组值也同样有效。,2019/4/8,70,求,2019/4/8,71,【例】fibonacci数组的元素满足fibonacci 规则： ， ；且 。现要求该数组中第一个大于10000的元素,a(1)=1; a(2)=1; i=2; while a(i)=10000 a(i+1)=a(i-1)+a(i); i=i+1; end; i a(i) i = 21 ans = 10946,2019/4/8,72,用for循环指令来寻求fibonacc数组中第一个大于10000的元素。,n=100;a=ones(1,n); for i=3:n a(i)=a(i-1)+a(i-2); if a(i)=10000 a(i) break; end; end i ans = 10946 i = 21,2019/4/8,73,2.4.4 流程控制语句,switch 语句 是一种均衡实现的多分支语句。 switch expression case 值1 commands1 case 值2 commands2 otherwise commandsn end,2019/4/8,74,学生的成绩管理，用来演示switch结构的应用。,clear; for i=1:10 ai=89+i;bi=79+i;ci=69+i;di=59+i; end; c=d,c; name= jack,marry,peter, rose, tom; mark=72,83,56,94,100; rank=cell(1,5); s=struct(name,name,marks,mark,rank,rank);,for i=1:5 switch s(i).marks case 100 s(i).rank=满分; case a s(i).rank= 优秀; case b s(i).rank= 良好; case c s(i).rank= 及格; otherwise s(i).rank=不及格; end end disp(学生姓名 , 得分 , 等级); disp( ) for i=1:5; disp(s(i).name,blanks(6),num2str(s(i).marks),blanks(6),s(i).rank); end;,2019/4/8,76,2.5 基本绘图方法,2.5.1 直角坐标中的两维曲线 plot(y) 以y的下标作为x坐标，以y值作为y坐标。 plot(x,y) 数组x和y的长度应匹配。 每次绘制将清除以前的图形。,2019/4/8,77,2.5.1 直角坐标中的两维曲线,图形的标注和图例 1、title(text) %给图形加上标题 2、xlabel(text) %给x轴加上说明 3、ylabel(text) %给y轴加上说明 4、zlabel(text) %给z轴加上说明 5、text(x,y,string) %在图形指定位置加上说明 6、gtext(string) %利用鼠标在图形加上说明 7、legend(string1,string2,) %给图形加图例 8、legend off %关闭图例,如：作y=sin(t)的二维图形 t=linspace(0,3*pi,200); y=sin(t); plot(t,y); title(y=sin(t); xlabel(t/s); ylabel(y=sin(t); text(3,0.4,y=sin(t); legend(y=sin(t); gtext(y=sin(t),2019/4/8,79,2.5.2 线型、点型和颜色,plot(x,y,r:) 后面是颜色和线型,2019/4/8,80,2.5.3 多条曲线的绘制,1、plot(x1,y1,x2,y2); 2、plot(x1,y1,r,x2,y2); 3、plot(x1,y1) hold 是乒乓切换 hold on %图形保持 plot(x2,y2,r) hold off %解除保持 4、plot(t,y1;y2;y3) %自动给颜色和线型。 5、plotyy(x1,y1,x2,y2) %可画2个不同纵坐标的图,t=0:0.1:3*pi; y1=sin(t); y2=cos(t); plot(t,y1,r-.,t,y2,k); xlabel(t/s); ylabel(y1=sin(t), y2=cos(t); title(y1=sin(t), y2=cos(t); text(3,0.4,y1=sin(t); text(2,0,y2=cos(t); legend(y1=sin(t),y2=cos(t);,2019/4/8,82,2.5.4 屏幕控制与其他2维绘图,1. figure %打开图形窗口 2. figure(n) %打开指定图形窗口 3. close %关闭当前图形窗口 4. close all %关闭所有图形窗口 5. close(n) %关闭指定图形窗口 6. clf %清除窗口内所有内容,2019/4/8,83,2.5.4 屏幕控制与其他2维绘图(续),subplot(m,n,p) %图形分为m x n个子图，并指定第p个。排号从左到右，从上到下。 stem(t,y) %绘脉冲图 stairs(t,y) %绘阶梯图 bar(t,y) %绘条形图 errorbar(t,y) %绘误差条形图 hist(y) %绘直方图 fill(t,y,r) %绘填充图,如y=exp(-0.1t)*sin(t) t=0:0.3:4*pi; y=exp(-0.1*t).*sin(t); figure(3) plot(t,y,k*); figure(4) subplot(2,2,1);stem(t,y,k.);title(stem(t,y); subplot(2,2,2);stairs(t,y,b);title(stairs(t,y); subplot(2,2,3);bar(t,y,g);title(bar(t,y); subplot(2,2,4);fill(t,y,r);title(fill(t,y,r);,hist(y) t=0:0.1:4*pi; y=exp(-0.1*t).*sin(t); y1=5.*y.*sin(t); plotyy(t,y,t,y1);,2019/4/8,86,2.5.4 屏幕控制与其他2维绘图(续),pause %暂停 grid on %增加网格 grid off %取消网格 grid %乒乓增加和取消网格 loglog %双对数坐标log10 semilogx %半对数坐标，x轴半对数 semilogy %半对数坐标，y轴半对数 polar(theta,rho) %极坐标图,2019/4/8,87,2.5.4 屏幕控制与其他2维绘图(续),23、虚数的绘图- z为虚数 plot(z) %实部为x坐标，虚部为y轴 plot(t,z) %虚部丢失 axis(xmin,xmax,ymin,ymax) %定义坐标 axis square %两轴坐标长度相等 axis equal %两轴坐标刻度相同 axis tight %坐标区域和图形吻合 set(gca,xtick,-1,3,7,11) %在x轴指定处标记刻度,clear,clf t=0:2*pi/99:2*pi; x=1.15*cos(t);y=3.25*sin(t); %y为长轴，x为短轴 subplot(2,3,1);plot(x,y),axis normal,grid on, title(normal and grid on) subplot(2,3,2);plot(x,y),axis equal,grid on,title(equal) subplot(2,3,3);plot(x,y),axis square,grid on,title(square) subplot(2,3,4);plot(x,y),axis image,box off,title(image and box off) subplot(2,3,5);plot(x,y),axis image fill,box off title(image and fill) subplot(2,3,6);plot(x,y),axis tight,box off,title(tight),2019/4/8,90,2.5.5 三维曲线和曲面,plot3(x,y,z,r); %画三维曲线plot3(x1,y1,z1,r,x2,y2,z2,b) t=0:0.02*pi:2*pi; x=sin(t); y=cos(t); z=cos(2*t); plot3(x,y,z,b-,x,y,z,bd); view(-82,58); box on legend(链,宝石);,2019/4/8,91,2.5.5 三维曲线和曲面（续）,2. mesh(z) %画三维网格曲线,z为x,y的函数 mesh(x,y,z) %常用画三维网格曲线 mesh(x,y,z,r) %带颜色的三维图 x=-8:0.5:8; y=x; x=ones(size(y)*x; y=y*ones(size(x); r=sqrt(x.*x+y.*y); z=sin(r )./r; mesh(z);,2019/4/8,92,2.5.5 三维曲线和曲面（续）,3. surf(z) %由多个小面组成表面视图 surf(x,y,z) surf(x,y,z,r) x=-8:0.5:8; y=x; x=ones(size(y)*x; y=y*ones(size(x); r=abs(x)+abs(y)+eps; z=sin(r )./r; surf(z);,2019/4/8,93,2.5.5 三维曲线和曲面（续）,4. meshgrid(x,y) %生成网格点坐标函数 x=-4:4; y=x; x,y=meshgrid(x,y); z=x.2+y.2; surf(x,y,z); colormap(hot) %black-red-yellow-white颜色 hold on stem3(x,y,z,bo);,2019/4/8,94,2.5.5 三维曲线和曲面（续）,5. view(方位角，俯仰角) %改变视角 6. shading flat %把曲面上的小格平滑掉 shading interp %更平滑 7. rotate3d %旋转 8. contour3(z) %画等高线 9. meshc, surfc %带等高线的三维作图 10.colormap(hot) %hot,cool,gray,copper,pink,jet,prism 11. colorbar %画彩色条 12. hidden off %透视被叠压的图形 hidden on %消隐被叠压的图形,2019/4/8,95,2.5.5 三维曲线和曲面（续）,clear,clf x0,y0,z0=sphere(30); %产生单位球面的三维坐标 x=2*x0;y=2*y0;z=2*z0; %产生半径为2的球面的三维坐标 surf(x0,y0,z0); %画单位球面 shading interp %采用插补明暗处理 hold on; mesh(x,y,z); colormap(hot); hold off %采用hot色图 hidden off %产生透视效果 axis equal,axis off %不显示坐标轴,2019/4/8,96,2.5.5 三维曲线和曲面（续）,13. moviein , getframe, movie %动画 axis equal m=moviein(16); for j=1:16 plot(fft(eye(j+16); m(:,j)=getframe; end movie(m,30); 14. alpha(v) %透明度控制 v0,1,clear; clf; shg, x=3*pi*(-1:0.05:1); y=x; x,y=meshgrid(x,y); r=sqrt(x.2+y.2)+eps; z=sin(r)./r; h=surf(x,y,z); colormap(jet); axis off n=12; mmm=moviein(n); %预设画面矩阵。 for i=1:n rotate(h,0 0 1,25); %使图形绕z轴旋转25度/每次 mmm(:,i)=getframe; %捕获画面。 end movie(mmm,5,10) %以每秒10帧速度，重复播放5次。,2019/4/8,98,2.6 m文件及程序调试,m文件可以分为两种：一种是主程序，一种是子程序即函数文件。一个较复杂的程序往往是由这两种程序混合组成。 2.6.1 主程序文件 主程序一般用clear，close all开头 程序主体 程序存盘的文件名,2019/4/8,99,2.6.2 函数文件,把一个比较大的任务分解为多个比较小的任务，它们之间通过调用实现参数传递，小任务可以是函数。 格式： function out1,out2,=函数名(in1,in2,) 1、函数调用 常见的函数调用形式为： out1,out2,=function(in1,in2,) 一个函数可以嵌套，也可以调用其它的函数，甚至调用自己（也就是递归调用）。 函数文件，函数名称和文件名一般相同。,2019/4/8,100,2.6.2 函数文件,与脚本文件不同 ，函数文件犹如一个“黑箱”，把一些数据送进并经加工处理，再把结果送出来。 matlab提供的函数指令大部分都是由函数文件定义的。 m函数文件的特点是： 从形式上看 ，与脚本文件不同 ，函数文件的笫一行总是以 “function”引导的“函数申明行”。,2019/4/8,101,2.6.2 函数文件,从运行上看 ，与脚本文件运行不同 ，每当函数文件运行， matlab就会专门为它开辟一个临时工作空间，称为函数工作空间（ function workspace） 。当执行文件最后一条指令时 ，就结束该函数文件的运行，同时该临时函数空间及其所有的中间变量就立即被清除。 matlab允许使用比 “标称数目 ”较少的输入输出宗量，实现对