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文档简介
Matlab与系统仿真 1 MATLAB提供了强大的图形绘制功能 用户只需制定绘图方式 并提供充足的绘图数据 即可以得到所需的图形 五 绘图功能与技巧 Matlab与系统仿真 2 一 二维图形绘制 二 三维图形绘制 三 图形可视编辑工具 主要内容 Matlab与系统仿真 3 1 简单二维图形绘制 2 特殊二维图形绘制 3 二维图形的修饰函数 4 图形窗口的控制与表现 5 二维图形绘制流程 总结 一 二维图形绘制 Matlab与系统仿真 4 1 Plot y 当y为一向量 以y的序号作为X轴 按向量y得值绘制曲线 1 绘制简单的二维图形 2 Plot x y x y均为向量 以x为X轴 y为Y轴绘制曲线 x y等长 3 Plot x y option 曲线的属性 颜色 粗细 由 option 确定 Matlab与系统仿真 5 option 选项 线的类型 标记符号 颜色等 线宽LineWidth例 plot t y2 k LineWidth 5 Matlab与系统仿真 6 例1 t 0 0 1 pi plot t Matlab与系统仿真 7 例2 绘制出一个周期内的正弦曲线 语句命令及绘图结果 t 0 0 1 2 pi y sin t plot t y Matlab与系统仿真 8 例3 plot t y2 g plot t y3 xk t 0 0 1 2 pi y1 sin t y2 cos t y3 sin t cos t plot t y1 Matlab与系统仿真 9 1 常用调用格式 2 绘制特殊二维图形 Matlab与系统仿真 10 例 t pi 0 3 pi y 1 1 exp t plot t y 尝试 stem t y polar t y stairs t y Matlab与系统仿真 11 Matlab与系统仿真 12 给定函数的曲线绘制 Plot 函数可以容易地绘制显式表达式的函数 但隐函数曲线如何绘制 按常规 x sqrt 5 0 01 sqrt 5 y1 sqrt 5 x 2 3 y2 sqrt 5 x 2 3 plot x y1 x y2 如 x2 3y2 5 Matlab与系统仿真 13 ezplot 函数 ezplot x 2 3 y 2 5 Matlab与系统仿真 14 MATLAB提供图形函数 专门用于对由plot命令所画图形进行修饰 3 二维图形的修饰函数 函数并非图形修饰唯一方法 菜单 右键快捷菜单 属性设置页也可以 Matlab与系统仿真 15 1 坐标轴范围的设定 axis Xmin Xmax Ymin Ymax 2 加坐标轴名称 xlabel string ylabel string 3 给图形加标题 title string 4 加图例标注 legend string1 string2 5 加网格 gridon gridoff 6 加普通标注 gtext string 在弹出的图形窗口中 选择地点 单击鼠标 Matlab与系统仿真 16 Matlab与系统仿真 17 例 原图 t 0 0 1 2 pi y1 sin t y2 cos t plot t y1 r t y2 g Matlab与系统仿真 18 将图形的x轴的大小范围限定在 0 2pi 之间 y轴的大小范围限定在 2 2 之间 2 x y坐标轴分别标注为 弧度值 函数值 3 图形标题标注为 正弦曲线和余弦曲线 4 添加图例标注 标注字符分别为 y1 y2 5 给图形添加网格线 6 在两条曲线上分别标注文本 y1 sin t y2 cos t 要求 进一步修饰例2 16的图形 实现以下要求 Matlab与系统仿真 19 解 helplineline 起点横坐标 终点横坐标 起点纵坐标 终点纵坐标 例 line 1 2 3 4 将画出 1 3 到 2 4 的一条直线 而不是 1 2 到 3 4 Matlab与系统仿真 20 最后结果 注意gtext指令 要产生这个箭头 一 可以 inset arrow二 可以通过函数实现 详见补充知识的文件夹 如下图 请大家看同学备注 Matlab与系统仿真 21 1 创建或打开图形窗口 4 图形窗口的控制与表现 在命令窗口运行绘图指令 自动创建 当前窗口 唯一 Figure命令 创建另一窗口 当前 保留原窗口 菜单建立新窗口 Clf命令 清除当前窗口所有内容 Matlab与系统仿真 22 图形重叠 同一坐标系中绘制多幅图形 1 Plot命令会清屏 但可在一个plot命令中实现 Plot x y1 option1 x y2 option2 x为公共X轴 分别以y1 y2为Y轴绘制多条曲线 每条曲线的属性由相应的 option 确定 Matlab与系统仿真 23 例 t 0 0 1 2 pi y1 sin t y2 cos t y3 sin t cos t plot t y1 t y2 g t y3 xk Matlab与系统仿真 24 思考 但很多实验情况下 实际上是对同一个变量进行测量 并将数据进行绘图比较 Matlab与系统仿真 25 2 holdon holdoff指令 holdon 保留当前窗口图形 holdoff 解除holdon 例 t 0 0 1 2 pi y1 sin t y2 cos t y3 sin t cos t plot t y1 holdonplot t y2 g plot t y3 xk line 0 8 0 0 holdoff Matlab与系统仿真 26 3 图形窗口分割 利用subplot 函数将整个图形窗口分割成若干个子图形部分 然后在每个部分用不同函数绘制不同曲线 subplot m n p 将当前窗口分割成m行 n列 并且当前在其中的第p个区域绘图 绘图区域编号原则 从左到右 从上到下 允许每个子窗口不同的坐标系 Matlab与系统仿真 27 subplot 3 2 2 t 0 0 1 2 pi y1 sin t plot t y1 subplot 3 2 4 t pi 0 1 pi y2 sin t plot t y2 xk 例 Matlab与系统仿真 28 MATLAB图形窗口控制函数 汇总 Matlab与系统仿真 29 5 二维图形绘制流程图 输入图形显示的相关函数 选择图形显示区域 调用相关的绘图指令 设置图形的属性 图形的修饰 保存打印输出 Matlab与系统仿真 30 x 0 0 05 pi y1 5 sin 2 x y2 4 cos 4 x subplot 3 1 1 plot x y1 axis 0pi 5 55 5 gridon xlabel Time ylabel Amplitude title y 5sin 2x 相关函数 图形显示区域 绘图指令 属性设置 图形修饰 举例 Matlab与系统仿真 31 subplot 3 1 2 plot x y2 axis 0pi 5 55 5 gridon xlabel Time ylabel Amplitude title y 4cos 4x subplot 3 1 3 plot x y1 or x y2 b xlabel Time ylabel Amplitude title characteristiccurve Matlab与系统仿真 32 例 可以用subplot 函数将整个图形窗口分割成若干个子图形部分 然后在每个部分用不同函数绘制不同曲线 t pi 0 3 pi y 1 1 exp t subplot 221 plot t y title plot t y subplot 222 stem t y title stem t y subplot 223 polar t y title polar t y subplot 224 stairs t y title stairs t y Matlab与系统仿真 33 二 三维图形绘制 1 三维曲线的基本绘图 2 三维网格曲面的绘制 3 图像显示与处理 Matlab与系统仿真 34 调用格式Plot3 x1 y1 z1 option1 x2 y2 z2 option2 1 三维曲线的基本绘图 参数意义与二维绘图命令相似 以逐点连折线的方式绘制三维折线图 当各个数据点的间距较小时 绘制的即三维曲线 也可用各种特殊绘图函数 也可用各种图形修饰函数 但要求多考虑一个Z轴方向 Matlab与系统仿真 35 t 0 pi 50 8 pi x sin t y cos t plot3 x y t stem3 x y t 例 三维螺旋线绘制 Matlab与系统仿真 36 三维网格曲面图所构成的网格状表面由X Y平面上的矩形栅格及相应的Z坐标构成 相邻点之间用直线连接 2 三维网格曲面的绘制 等高图密度图建筑立面 对于显示大型数据矩阵或双变量的函数是很有用 Matlab与系统仿真 37 即定义四边形各个顶点的三维坐标值 1 栅格数据点的产生 一般先知道 x y 再利用函数公式计算z的坐标 二维坐标 x y 是种栅格形的数据点 由meshgrid命令产生 格式meshgrid x y x y是向量 表示坐标范围 Matlab与系统仿真 38 x 2 0 1 2 y x X Y meshgrid x y 例 Matlab与系统仿真 39 2 绘制三维网格曲面 Matlab与系统仿真 40 Z X exp X 2 Y 2 mesh X Y Z gridon Matlab与系统仿真 41 例 绘制由函数表示的曲面图形 Matlab与系统仿真 42 Matlab与系统仿真 43 imread 读取放在当前工作目录中的图像文件函数 保存为3维数组数据 image 读取保存的3维图像数据并显示图像 3 图像显示与处理 例 W imread pic jpg 图形文件存当前目录image W Matlab与系统仿真 44 W是三维数据 由三层矩阵叠放而成 分别存放表示红 绿 蓝三原色分量 尝试 改变图片的色调 1 将照片变为黄颜色基调 2 将照片变为底片效果 Matlab与系统仿真 45 W 3 0 image W image uint8 255 double W Matlab与系统仿真 46 三 MATLAB的图形可视化编辑工具 图形管理窗口除了简单的显示图形功能外 本身就是一个功能强大的图形可视编辑工具 可实现的功能主要有 1 通用的图形文件管理功能 如保存 打开 新建图形文件等 2 通用的图形效果编辑功能 如图形放大 缩小 旋转 对齐等 3 图形对象插入功能 如插入坐标轴名称 图形标题 图例标注 线段 文字等 4 独立地设置窗口中各图形对象属性功能 如线段的类型 颜色 粗细等 Matlab与系统仿真 47 1 选择菜单 insert 三种编辑图形方法 t 0 0 1 2 pi y1 sin t y2 cos t y3 sin t cos t plot t y1 holdonplot t y2 g plot t y3 xk holdoff Matlab与系统仿真 48 单击图形窗口工具栏中的编辑图标 箭头 即可进入图形编辑状态 2 右键快捷菜单 用户任意选择特性对象 出现选中标志 单击右键 可进行选项设置 2012a Matlab与系统仿真 49 在方法 2 的快捷菜单中 选择 属性 项 可进行如下设置环境 3 属性 菜单项 鼠标在图形中非图形对象区域单击 将显示图形修饰对话框 Matlab与系统仿真 50 Matlab与系统仿真 51 Matlab与系统仿真 52 第二章回顾 2 1MATLAB的工作环境 MATLAB程序主界面 菜单 工具栏 命令窗口 当前路径浏览器 工作空间浏览器 命令历史浏览器 Matlab与系统仿真 53 MATLAB两种编程方式比较 文本编辑窗口 Matlab与系统仿真 54 2 2MATLAB语言的基本元素 变量 变量的命名应遵循如下规则 赋值语句 矩阵的表示 一般 等差输入 特殊 矩阵元素 Matlab与系统仿真 55 2 3矩阵的运算 代数运算 Matlab与系统仿真 56 函数运算 prod A min A Matlab与系统仿真 57 数组 元素群 运算 Matlab与系统仿真 58 关系运算 Matlab与系统仿真 59 逻辑运算 Matlab与系统仿真 60 2 4MATLAB的程序流程控制 循环控制结构 条件转移结构 Matlab与系统仿真 61 2 5M文件的编写 命令文件 函数文件 function 返回参数1 返回参数2 函数名 输入参数1 输入参数2 注释说明语句段 由 引导输入 返回变量格式的检测函数体语句 函数文件具有特点 Matlab与系统仿真 62 例 求n MATLAB函数的可递归调用性 functionk my fact n ifnargin 1 error 输入变量个数错误 只能一个 endifnargout 1 error 输出变量个数过多 endifabs n floor n eps n1 如果n 1 进行递归调用k n my fact n 1 elseifany 01 n 0 1 1为已知k
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