第6章MATLAB计算结果可视化

1、第六章MATLAB计算结果可视化6.1连续函数和离散函数的可视化【例6-1】用图形表示离散函数。n=0:12;%产生一组自变量数据 y=1./abs(n-6);%计算相应点的函数值 plot(n,y,'r*','MarkerSize',20)%用红花标出数据点grid on%画坐标方格 Warning: Divide by zero.图 6-1 离散函数的可视化【例6-2】用图形表示连续调制波形。t1=(0:11)/11*pi;y1=sin(t1).*sin(9*t1);t2=(0:100)/100*pi;y2=sin(t2).*sin(9*t2);subplo

2、t(2,2,1),plot(t1,y1,'r.'),axis(0,pi,-1,1),title('子图 (1)')subplot(2,2,2),plot(t2,y2,'r.'),axis(0,pi,-1,1),title('子图 (2)')subplot(2,2,3),plot(t1,y1,t1,y1,'r.')axis(0,pi,-1,1),title('子图 (3)')subplot(2,2,4),plot(t2,y2)axis(0,pi,-1,1),title('子图 (4)'

3、) 图 6-2 连续函数的图形表现方法6.2二维曲线绘图的基本操作6.2.1 plot的基本调用格式【例6-3】用图形表示连续调制波形 及其包络线。t=(0:pi/100:pi)'%长度为101的时间采样列向量y1=sin(t)*1,-1;%包络线函数值，是（101x2）的矩阵y2=sin(t).*sin(9*t);%长度为101的调制波列向量t3=pi*(0:9)/9;y3=sin(t3).*sin(9*t3);plot(t,y1,'r:',t,y2,'b',t3,y3,'bo')axis(0,pi,-1,1)%控制轴的范围 图6-36

4、.2.2泛函绘图指令fplot【例6-4】fplot 与一般绘图指令的绘图效果比较。x,y=fplot('cos(tan(pi*x)',-0.4,1.4,0.2e-3);n=length(x);subplot(1,2,1),plot(x,y)title('fontsize20fontname隶书泛函绘图指令效果')t=(-0.4:1.8/n:1.4)'subplot(1,2,2),plot(t,cos(tan(pi*t)title('fontsize20fontname隶书等分采样绘图') 图6-4 右图曲线中底部有明显绘图缺陷6.2.3

5、曲线的色彩、线型和数据点形【例6-5】用图形演示平面上一个方块四个顶点在仿射投影（Affine Projection）下的位置、形状变化。%平面上的四个点和它们构成的方块p1=-0.5,0,1'p2=-0.5,1,1'p3=0.5,1,1'p4=0.5,0,1'Sq=p1,p2,p3,p4,p1;%平移投影：沿x轴移动0.5 , 沿y轴移动1 。dx=0.5;dy=1;T=1,0,dx;0,1,dy;0,0,1;%旋转投影：逆时针旋转30度。th=pi/6;R=cos(th),-sin(th),0;sin(th),cos(th),0;0,0,1;%刻度投影：x方

6、向放大到2倍，y方向放大到3倍。alpha=2;beta=3;S=alpha,0,0;0,beta,0;0,0,1;E=eye(3,3);%为编程方便，设计一个单位阵。在它投影下，任何形状都不变。TRS=E,T,R,S;%用元胞数组存放四个变换矩阵ss='r','rd','rp','rh'%用元胞数组存放数据点形设置值tt='Original Square','Translation','Rotation','Scaling'%用元胞数组存放四张子图的图名for i=

7、1:4W=TRSi*Sq;%进行仿射变换subplot(2,2,i)for k=1:4plot(W(1,k),W(2,k),ssk);%用不同点形标志四个顶点axis(-3,3,-1,5),axis equalhold on%使以后图形画在当前子图上endplot(W(1,:),W(2,:)%连接四个顶点使图形封闭grid on%画过坐标格线title(tti)%给子图题写图名hold off%使以后图形不再画在当前子图上end 图 6-5 仿射投影演示6.2.4坐标控制【例6-6】观察各种轴控制指令的影响。演示采用长轴为3.25，短轴为1.15的椭圆。注意：采用多子图表现时，图形形状不仅受“

8、控制指令”影响，而且受整个图面“宽高比”及“子图数目”的影响。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')

9、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 offtitle('Image and Fill')subplot(2,3,6),plot(x,y),axis tight,box off,title('Tight') 图6-6 各种轴控制指令的不同影响6.2.5刻度、分格线和坐标框【例6-7】绘制二阶系统阶跃响应。clf;t=6*pi*(0:100)/100;y=1-

10、exp(-0.3*t).*cos(0.7*t);tt=t(find(abs(y-1)>0.05);ts=max(tt);subplot(1,2,1),plot(t,y,'r-','LineWidth',3),grid onaxis(0,6*pi,0.6,max(y)title('y=1exp(-alpha*t)*cos(omega*t)')text(11,1.25,'alpha=0.3');text(11,1.15,'omega=0.7')hold on;plot(ts,0.95,'bo',&

11、#39;MarkerSize',10);hold offtext(ts+1.5,0.95,'ts=' num2str(ts)xlabel('t ->'),ylabel('y ->')subplot(1,2,2),plot(t,y,'r-','LineWidth',3)axis(-inf,6*pi,0.6,inf)set(gca,'Xtick',2*pi,4*pi,6*pi,'Ytick',0.95,1,1.05,max(y)grid ontitle('it

12、 y = 1 - e -alphatcosomegat')text(13.5,1.2,'fontsize12alpha=0.3')text(13.5,1.1,'fontsize12omega=0.7')hold on;plot(ts,0.95,'bo','MarkerSize',10);hold offcell_string1='fontsize12uparrow'cell_string2='fontsize16 fontname隶书镇定时间'cell_string3='fontsi

13、ze6 'cell_string4='fontsize14rmt_s = ' num2str(ts);text(ts,0.85,cell_string)xlabel('fontsize14 bft rightarrow')ylabel('fontsize14 bfy rightarrow') 图 6-7 二阶阶跃响应图用MATLAB4.x和5.x版标识时的差别6.2.6多次叠绘【例6-8】利用hold绘制离散信号通过零阶保持器后产生的波形。t=2*pi*(0:20)/20;y=cos(t).*exp(-0.4*t);stem(t,y,&#

14、39;g');hold on;stairs(t,y,'r');hold off 图6-8 离散信号的重构6.2.7双纵坐标图【例6-9】受热压力容器的期望温度是120度，期望压力是0.25Mpa。在同一张图上画出它们的阶跃响应曲线。S1=tf(1 1,1 3 2 1);%温度的传递函数对象模型。S2=tf(1,1 1 1);%压力的传递函数对象模型。Y1,T1=step(S1);%计算阶跃响应Y2,T2=step(S2);%计算阶跃响应plotyy(T1,120*Y1,T2,0.25*Y2,'stairs','plot') 图6-9 双纵

15、坐标图演示6.2.8多子图【例6-10】演示subplot指令对图形窗的分割。clf;t=(pi*(0:1000)/1000)'y1=sin(t);y2=sin(10*t);y12=sin(t).*sin(10*t);subplot(2,2,1),plot(t,y1);axis(0,pi,-1,1)subplot(2,2,2),plot(t,y2);axis(0,pi,-1,1)subplot('position',0.2,0.05,0.6,0.45)plot(t,y12,'b-',t,y1,-y1,'r:');axis(0,pi,-1,

16、1) 图6-10 多子图的布置6.2.9三维线图指令plot3【例6-11】简单例题。t=(0:0.02:2)*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') 图 6-11 宝石项链6.2.10网线图、曲面图基本指令格式【例6-12】用曲面图表现函数。clf,x=-4:4;y=x;X,Y=meshgrid(x,y);%生成 x-y 坐标“格点”矩阵Z=X.2+Y.2;%计算格点上的函数

17、值surf(X,Y,Z);hold on,colormap(hot)stem3(X,Y,Z,'bo')%用来表现在格点上计算函数值图 6-12 曲面图和格点6.2.11各种直方图bar, barh, bar3, bar3h【例6-13】二维直方图有两种图型：垂直直方图和水平直方图。而每种图型又有两种表现模式：累计式：分组式。本例选其两种加以表现。x=-2:2;%注意：自变量要单调变化Y=3,5,2,4,1;3,4,5,2,1;5,4,3,2,5;%各因素的相对贡献份额subplot(1,2,1),bar(x',Y','stacked')%“累计式

18、”直方图xlabel('x'),ylabel('Sigma y'),colormap(cool)%控制直方图的用色legend('因素A','因素B','因素C')subplot(1,2,2),barh(x',Y','grouped')%“分组式”水平直方图xlabel('y'),ylabel('x') 图 6-13 二维直方图6.2.12饼图pie, pie3【例6-14】饼图指令pie , pie3 用来表示各元素占总和的百分数。该指令第二输入宗量

19、为与第一宗量同长的0-1向量，1使对应扇块突出。a=1,1.6,1.2,0.8,2.1;subplot(1,2,1),pie(a,1 0 1 0 0),legend('1','2','3','4','5')subplot(1,2,2),pie3(a,a=min(a),colormap(cool) 图 6-14 饼形统计图6.3图形窗的图形编辑功能【例6-15】运行以下指令clf;shg,t=(pi*(0:1000)/1000)'y1=sin(t);y12=sin(t).*sin(10*t);plot(t,y

20、12,'b-',t,y1,-y1,'r:'),axis(0,pi,-1,1) 图6-15 MATLAB 5.3版图形窗【例6-16】编辑图形图 6-16 经交互编辑后的图形6.4函数绘图的简捷指令【例6-17】绘制和它的积分在间的图形。syms t tao;y=2/3*exp(-t/2)*cos(sqrt(3)/2*t);%定义符号函数s=subs(int(y,t,0,tao),tao,t);%获得积分函数subplot(1,2,1),ezplot(y,0,4*pi);grid %一元函数简捷绘图指令subplot(1,2,2),ezplot(s,0,4*pi);gridtitle('s = inty(t)dt')%重写右子图图名图 6-17 ezplot使用示例【例6-18】画出所表示的三维曲面。的取值范围是。解：clear; %清内存x=-8:0.5:8;%定义自变量x的一维刻度向量y=x'%定义自变量y的一维刻度向量，“”为矩阵转置X=ones(size(y)*x;%计算自变量平面上取值点坐标的二维数组Y=y*ones(size(x);%计算自变量平面上取值点坐标的二维数组R=sqrt(X.2+Y.2)+eps;%计算中