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1、MATLAB受到控制界广泛接受的一个重要原因是因为它提供了方便的绘图功能.本章主要介绍2维图形对象的生成函数及图形控制函数的使用方法,还将简单地介绍一些图形的修饰与标注函数及操作和控制MATLAB各种图形对象的方法.第一节 图形窗口与坐标系一.图形窗口1.MATLAB在图形窗口中绘制或输出图形,因此图形窗口就像一张绘图纸.2.在MATLAB下,每一个图形窗口有唯一的一个序号h,称为该图形窗口的句柄.MATLAB通过管理图形窗口的句柄来管理图形窗口;3.当前窗口句柄可以由MATLAB函数gcf获得;4.在任何时刻,只有唯一的一个窗口是当前的图形窗口(活跃窗口);figure(h)-将句柄为h的窗
2、口设置为当前窗口;5.打开图形窗口的方法有三种:1)调用绘图函数时自动打开;2)用File-New-Figure新建;3)figure命令打开,close命令关闭.在运行绘图程序前若已打开图形窗口,则绘图函数不再打开,而直接利用已打开的图形窗口;若运行程序前已存在多个图形窗口,并且没有指定哪个窗口为当前窗口时,则以最后使用过的窗口为当前窗口输出图形.6.窗口中的图形打印:用图形窗口的File菜单中的Print项.7.可以在图形窗口中设置图形对象的参数.具体方法是在图形窗口的Edit菜单中选择Properties项,打开图形对象的参数设置窗口,可以设置对象的属性.二.坐标系1.一个图形必须有其定
3、位系统,即坐标系;2.在一个图形窗口中可以有多个坐标系,但只有一个当前的坐标系;3.每个坐标系都有唯一的标识符,即句柄值;4.当前坐标系句柄可以由MATLAB函数gca获得;5.使某个句柄标识的坐标系成为当前坐标系,可用如下函数:axes(h) h为指定坐标系句柄值.6.一些有关坐标轴的函数:1)定义坐标范围:一般MATLAB自动定义坐标范围,如用户认为设定的不合适,可用:axis(Xmin, Xmax, Ymin, Ymax) 来重新设定;292)坐标轴控制:MATLAB的缺省方式是在绘图时,将所在的坐标系也画出来,为隐去坐标系,可用axis off;axis on则显示坐标轴(缺省值).3
4、)通常MATLAB的坐标系是长方形,长宽比例大约是4:3,为了得到一个正方形的坐标系可用:axis square4)坐标系横纵轴的比例是自动设置的,比例可能不一样,要得到相同比例的坐标系,可用:axis equal第二节 二维图形的绘制一. plot函数plot函数是最基本的绘图函数,其基本的调用格式为:1.plot(y)-绘制向量y对应于其元素序数的二维曲线图,如果y为复数向量,则绘制虚部对于实部的二维曲线图.例:绘制单矢量曲线图.y=0 0.6 2.3 5 8.3 11.7 15 17.7 19.4 20;plot(y)由于y矢量有10个元素,x坐标自动定义为1 2 3 4 5 6 7 8
5、 9 10.图形为:12345678910024681012141618202.plot(x,y)-绘制由x,y所确定的曲线.1)x,y是两组向量,且它们的长度相等,则plot(x,y)可以直观地绘出以x为横坐标,y为纵坐标的图形.如:画正弦曲线:t=0:0.1:2*pi;y=sin(t);plot(t,y)2)当plot(x,y)中,x是向量,y是矩阵时,则绘制y矩阵中各行或列对应于30向量x的曲线.如果y阵中行的长度与x向量的 长度相同,则以y的行数据作为一组绘图数据;如果y阵中列的长度与x向量的 长度相同,则以y的列数据作为一组绘图数据;如果y阵中行,列均与x向量的长度相同,则以y的每列
6、数据作为一组绘图数据.例:下面的程序可同时绘出三条曲线.MATLAB在绘制多条曲线时,会按照一定的规律自动变化每条曲线的的颜色.x=0:pi/50:2*pi;y(1,:)=sin(x);y(2,:)=0.6*sin(x);y(2,:)=0.3*sin(x);plot(x,y)或者还可以这样用:x=0:pi/50:2*pi;y= sin(x); 0.6*sin(x); 0.3*sin(x);plot(x,y)01234567-1-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.813) 如果x,y是同样大小的矩阵,则plot(x,y)绘出y中各列相应于x中各列的图形.例:x(1,:)=0:
7、pi/50:2*pi;x(2,:)=pi/4:pi/50:2*pi+pi/4;x(3,:)=pi/2:pi/50:2*pi+pi/2;y(1,:)=sin(x(1,:);y(2,:)=0.6*sin(x(2,:);y(3,:)=0.3*sin(x(3,:);plot(x,y)x=x;y=y;figure31plot(x,y)在这个例子中,x-3x101,y-3x101,所以第一个plot按列画出101条曲线,每条3个点;而x-101x3,y-101x3,所以第二个plot按列画出3条曲线,每条101个点.012345678-1-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.810123
8、45678-1-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.813.多组变量绘图:plot(x1, y1, 选项1, x2, y2, 选项2, )上面的plot格式中,选项是指为了区分多条画出曲线的颜色,线型及标记点而设定的曲线的属性.MATLAB在多组变量绘图时,可将曲线以不同的颜色,不同的线型及标记点表示出来.这些选项如下表所示:各种颜色属性选项选 项 意 义 选 项 意 义r 红色 m 粉红g 绿色 c 青色32b 兰色 w 白色y 黄色 k 黑色各种线型属性选项选 项 意 义 选 项 意 义- 实线 - 虚线: 点线 -. 点划线各种标记点属性选项选 项 意 义 选 项意 义
9、. 用点号绘制各数据点 用上三角绘制各数据点+ 用+号绘制各数据点 v 用下三角绘制各数据点* 用*号绘制各数据点 用右三角绘制各数据点 . 用.号绘制各数据点 用左三角绘制各数据点s或squar 用正方形绘制各数据点p 用五角星绘制各数据点d或diamond用菱形绘制各数据点 h 用六角星绘制各数据点这些选项可以连在一起用,如:-.g表示绘制绿色的点划线,g+表示用绿色的+号绘制曲线.注意:1)表示属性的符号必须放在同一个字符串中;2)可同时指定23个属性;3)与先后顺序无关;4)指定的属性中,同一种属性不能有两个以上.例:t=0:0.1:2*pi;y1=sin(t);y2=cos(t);y
10、3=sin(t).*cos(t);plot(t,y1, -r,t,y2, :g,t,y3, *b)该程序还可以按下面的方式写:t=0:0.1:2*pi;y1=sin(t);y2=cos(t);y3=sin(t).*cos(t);plot(t,y1, -r)hold onplot(t,y2, :g)plot(t,y3, *b)hold off注:在MATLAB中,如画图前已有打开的图形窗口,则再画图系统将自动擦掉坐标系中已有的图形对象,但设置了hold on后,可以保持坐标系中已绘出的图形.3301234567-1-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.81图(a)还可以进一步设
11、置包括线的宽度(LineWidth),标记点的边缘颜色(MarkerEdgeColor),填充颜色(MarkerFaceColor)及标记点的大小(MarkerSize)等其它绘图属性.例:设置绘图线的线型,颜色,宽度,标记点的颜色及大小.t=0:pi/20:pi;y=sin(4*t).*sin(t)/2;plot(t,y,-bs,LineWidth,2,. %设置线的宽度为2MarkerEdgeColor,k,. %设置标记点边缘颜色为黑色MarkerFaceColor,y,. %设置标记点填充颜色为黄色MarkerSize,10) %设置标记点的尺寸为10绘出图形如下:00.511.522
12、.533.5-0.5-0.4-0.3-0.2-0.100.10.20.30.40.5344.双Y轴绘图:plotyy()函数.其调用格式为:plotyy(x1,y1,x2,y2)-绘制由x1,y1和x2,y2确定的两组曲线,其中x1,y1的坐标轴在图形窗口的左侧,x2,y2的坐标轴在图形窗口的右侧.Plotyy(x1,y1,x2,y2, function1,function2)-功能同上,function是指那些绘图函数如:plot,semilogx,loglog等.例如:在一个图形窗口中绘制双Y轴曲线.x=0:0.3:12;y=exp(-0.3*x).*sin(x)+0.5;plotyy(x
13、,y,x,y,plot,stem)图形如下:02468101200.511.502468101200.511.5stem:绘制stem形式的曲线(上端带圈的竖线).绘图结果:两条图线自动用不同的颜色区分,两个坐标的颜色与图线的颜色相对应,左边的Y轴坐标对应的是plot形式的曲线,右边的Y坐标对应的是stem形式的曲线.二.对数坐标图绘制函数:在对数坐标图的绘制中,有三种绘图函数:semilogx,semilogy和loglog函数.1)semilogx( )-绘制以X轴为对数坐标轴的对数坐标图.其调用格式为:semilogx(x,y,属性选项)其中属性选项同plot函数.该函数只对横坐标进行对
14、数变换,纵坐标仍为线性坐标.2)semilogy( )-绘制以Y轴为对数坐标轴的对数坐标图.其调用格式为:semilogy(x,y,属性选项)该函数只对纵坐标进行对数变换,横坐标仍为线性坐标.353)loglog( )- 绘制X,Y轴均为对数坐标轴的图形.其调用格式为:loglog(x,y,属性选项)该函数分别对横,纵坐标都进行对数变换.例:x=0:0.1:6*pi;y=cos(x/3)+1/9;subplot(221), semilogx(x,y);subplot(222), semilogy(x,y);subplot(223), loglog(x,y);4)MATLAB还提供了一个实用的函数:logspace( )函数,可按对数等间距地分布来产生一个向量,其调用格式为:x=logspace(x1,x2,n)这
