《MATLAB基础与应用教程 教学课件 ppt 蔡旭晖 刘卫国 蔡立燕 第3章》由会员分享，可在线阅读，更多相关《MATLAB基础与应用教程 教学课件 ppt 蔡旭晖 刘卫国 蔡立燕 第3章（43页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第3章 图形绘制,MATLAB有两类绘图命令，一类是直接对图形句柄进行操作的低层绘图命令，另一类是在低层命令基础上建立起来的高层绘图命令。高层绘图命令简单明了、方便高效。利用高层绘图函数，用户不需要过多地考虑绘图细节，只需给出一些基本参数就能得到所需图形。 【本章学习目标】 掌握绘制二维和三维图形的高层绘图函数。 掌握图形控制函数的使用方法。 了解图像处理的基本方法和动画制作的基本原理。,3.1.1 绘制二维曲线 1plot函数 plot(x,y) 其中x和y为大小相同的向量，分别用于存储x坐标和y坐标数据。 【例3.1】绘制曲线 t=0:0.1:8*pi; x=cos(t)+t.*sin(t
2、); y=sin(t)-t.*cos(t); plot(x,y);,（1）当x和y是同维矩阵时，配对的x、y按对应列元素为横、纵坐标分别绘制曲线，曲线条数等于矩阵的列数。例如，在同一坐标中绘制3条幅值不同的正弦曲线，命令为 x=0:pi/10:2*pi; y=sin(x); plot(x;x;x,y;y*2;y*3) 当x是向量，y是有一维与x同维的矩阵时，则绘制出多根曲线，曲线条数等于y矩阵的另一维数，x被作为这些曲线共同的横坐标。例如，在同一坐标中绘制3条幅值不同的正弦曲线，命令也可以写成： x=0:pi/10:2*pi; y=sin(x); plot(x,y;y*2;y*3) （2）当p
3、lot函数只有一个输入参数时，即 plot(y) 若y是实型向量，则以该向量元素的下标为横坐标、元素值为纵坐标画出一条连续曲线；若y是复数向量，则分别以向量元素实部和虚部为横、纵坐标绘制一条曲线。若y是实矩阵，则按列绘制每列元素值相对其下标的曲线，曲线条数等于输入参数矩阵的列数；若y是复数矩阵，则按列分别以元素实部和虚部为横、纵坐标绘制多条曲线。,（3）当plot函数有多个输入参数，且都为向量时，即 plot(x1,y1,x2,y2,xn,yn) 其中，x1和y1，x2和y2，xn和yn分别组成一组向量对，每一组向量对的长度可以不同。每一向量对可以绘制出一条曲线，这样可以在同一坐标内绘制出多条
4、曲线。例如，在同一坐标中绘制3条幅值不同的正弦曲线，命令也可以写成： x=0:pi/10:2*pi; y=sin(x); plot(x,y,x,y*2,x,y*3),2具有两个纵坐标标度的图形 绘制出具有不同纵坐标标度的两个图形，可以使用plotyy绘图函数。这种图形有利于图形数据的对比分析。 plotyy(x1,y1,x2,y2) 其中，x1和y1对应一条曲线，x2和y2对应另一条曲线。横坐标的标度相同，纵坐标有两个，左纵坐标用于x1、y1数据对，右纵坐标用于x2、y2数据对。 【例3.2】用不同标度在同一坐标内绘制曲线y1 = 0.2e0.5xcos(4x)和y2 = 1.5e0.5x c
5、os(x)。 程序如下： x=0:pi/100:2*pi; y1=0.2*exp(-0.5*x).*cos(4*pi*x); y2=1.5*exp(-0.5*x).*cos(pi*x); plotyy(x,y1,x,y2);,3.1.2 设置曲线样式 MATLAB提供了一些绘图选项，用于确定所绘曲线的线型、颜色和数据点标记符号。例如，“b-.”表示蓝色点画线，“y:d”表示黄色虚线并用菱形符标记数据点。当选项省略时，MATLAB规定，线型一律用实线，颜色将根据曲线的先后顺序依次采用表3.2给出的前7种颜色。,要设置曲线样式可以在plot函数中加绘图选项，其调用格式为 plot(x1,y1,选项
6、1,x2,y2,选项2,xn,yn,选项n) 【例3.3】在同一坐标内，分别用不同线型和颜色绘制曲线y1 = 0.2e0.5xcos(4x)和y2 = 1.5e0.5x cos(x)。标记两曲线交叉点。 程序如下： x=linspace(0,2*pi,1 000); y1=0.2*exp(-0.5*x).*cos(4*pi*x); y2=1.5*exp(-0.5*x).*cos(pi*x); k=find(abs(y1-y2)1e-2); %查找y1与y2相等点(近似相等)的下标 x1=x(k); %取y1与y2相等点的x坐标 y3=0.2*exp(-0.5*x1).*cos(4*pi*x1)
7、; %求y1与y2值相等点的y坐标 plot(x,y1,x,y2,k:,x1,y3,bp);,3.1.3 图形标注与坐标控制 1图形标注 在绘制图形的同时，可以对图形加上一些说明，如图形名称、坐标轴说明、图形某一部分的含义等，这些操作称为添加图形标注。有关图形标注函数的调用格式如下。 title（图形名称） xlabel（x轴说明） ylabel（y轴说明） text（x，y，图形说明） legend（图例1，图例2，） title和xlabel、ylabel 函数分别用于说明图形和坐标轴的名称。text函数是在（x，y）坐标处添加图形说明。添加文本说明也可用gtext命令，执行该命令时，十字
8、坐标光标自动跟随鼠标移动，单击鼠标即可将文本放置在十字光标处，如命令gtext(cos(x)，即可放置字符串cos（x）。legend函数用于绘制曲线所用线型、颜色或数据点标记图例，,上述函数中的说明文字，除使用标准的ASCII字符外，还可使用LaTeX（LaTeX是一种十分流行的数学排版软件）格式的控制字符，这样就可以在图形上添加希腊字母、数学符号、公式等内容。在MATLAB支持的LaTeX字符串中，用bf、it、rm控制字符分别定义黑体、斜体和正体字符，受LaTeX字符串控制部分要加大括号括起来。 例如使得“MATLAB”一词黑体显示 text（0.3,0.5,The useful bf
9、MATLAB） 得到标注效果sin(t + ) text(0.3,0.5,sin(omega t+beta),【例3.4】在0x2区间内，绘制曲线y1 = e0.5x和y2 = cos(4x)e0.5x，并添加图形标注。 程序如下： x=0:pi/100:2*pi; y1=exp(-0.5*x); y2=exp(-0.5*x).*sin(2*x); plot(x,y1,x,y2) title(x from 0 to 2pi); %加图形标题 xlabel(Variable X); %加X轴说明 ylabel(Variable Y); %加Y轴说明 text(1.5,0.5,曲线y1=e-0.5
10、x); %在指定位置添加图形说明 text(3,-0.1,曲线y2=cos(4pix)e-0.5x); legend(y1,y2) %加图例,2坐标控制 根据要绘制曲线数据的范围选择合适的坐标刻度 axis(xmin xmax ymin ymax) 系统按照给出的坐标轴的最小值和最大值选择坐标系范围 axis函数的其他用法 axis auto：使用默认设置。 axis equal：纵、横坐标轴采用等长刻度。 axis square：产生正方形坐标系（默认为矩形）。 axis on/off：显示/取消坐标轴。 给坐标加网格线用grid命令来控制，加边框用box命令来控制。grid on/off命
11、令控制是画还是不画网格线，box on/off命令控制是加还是不加边框线。,【例3.5】绘制曲线 及其包络线。 程序如下： t=(0:pi/100:pi); y1=sin(t)*1,-1; %包络线函数值 y2=sin(t).*sin(9*t); plot(t,y1,y2) grid on; %加网格线 box on; %加坐标边框 axis equal %坐标轴采用等刻度,使用plot函数绘图时，都是等间隔取点。fplot函数可自适应地对函数进行采样，调用格式为 fplot(fname,lims,tol,选项) 其中，fname为函数名，以字符串形式出现。它可以是由多个分量函数构成的行向量，
12、分量函数可以是函数的直接字符串，也可以是内部函数名或函数文件名，但自变量都必须为x。lims为x、y的取值范围，以行向量形式出现，取二元向量xmin，xmax时，x轴的范围被人为确定，取四元向量xmin，xmax，ymin，ymax时，x、y轴的范围被人为确定。tol为相对允许误差，其系统默认值为2e 3。选项定义与plot函数相同。例如： fplot(sin(x),cos(x),0,2*pi,-1.5,1.5,1e-3,r.) 观察上述语句绘制的正余弦曲线采样点的分布，可发现曲线变化率大的区段，采样点比较密集。,1图形窗口的分割 分割后的图形窗口由若干个绘图区组成，每一个绘图区可以建立独立的
13、坐标系并绘制图形。同一图形窗口中的不同图形称为子图。 subplot(m,n,p) 该函数将当前图形窗口分成m n个绘图区，即每行n个，共m行，区号按行优先编号，且选定第p个区为当前活动区。在每一个绘图区允许以不同的坐标系单独绘制图形。 【例3.7】在图形窗口中，以子图形式同时绘制多根曲线。 程序如下： subplot(2,2,1 3); fplot(x-cos(x3)-sin(2*x2),-3,3); xlabel(a); x=-3:0.1:3; subplot(2,2,2); y2 = sin(2.*x.2); plot(x,y2);xlabel(b); axis(-3 3 -1.2 1.
14、2) subplot(2,2,4); y3 = cos(x.3); plot(x,y3);xlabel(c); axis(-3 3 -1.2 1.2); grid on;,2图形叠加 一般情况下，绘图命令每执行一次就刷新当前图形窗口，图形窗口原有图形将不复存在。若希望在已存在的图形上再叠加新的图形，可使用图形保持命令hold。hold on/off命令控制是保持原有图形还是刷新原有图形。例如： x=0:pi/100:2*pi; y1=0.2*exp(-0.5*x).*cos(4*pi*x); plot(x,y1) hold on y2=1.5*exp(-0.5*x).*cos(pi*x); p
15、lot(x,y2); hold off,3.1.6 其他坐标系 1对数坐标图形 semilogx（x1，y1，选项1，x2，y2，选项2，） semilogy（x1，y1，选项1，x2，y2，选项2，） loglog（x1，y1，选项1，x2，y2，选项2，） 其中，选项的定义与plot函数完全一致，所不同的是坐标轴的选取。semilogx函数使用半对数坐标，x轴为常用对数刻度，而y轴仍保持线性刻度。semilogy函数也使用半对数坐标，y轴为常用对数刻度，而x轴仍保持线性刻度。loglog函数使用全对数坐标，x、y轴均采用常用对数刻度。 【例3.8】绘制y = ex的对数坐标图并与直角线性坐标图进行比较。 程序如下： x=0:0.1:10;y=exp(-x); subplot(2,2,1);plot(x,y); title(plot(x,y);grid on; subplot(2,2,2);semilogx(x,y); title(semilogx(x,y);grid on; subplot(2,2,3);semilogy(x,y); title(semilogy(x,y);grid on; subplot(2,2,4);loglog(x,y); title(loglog(x,y);grid on;,2极坐标图 极坐标图用一个夹
