《MATLABSIMULINK实用教程 教学课件 ppt 张化光 刘鑫蕊 孙秋野 第5章MATLAB的图视化功能》由会员分享，可在线阅读，更多相关《MATLABSIMULINK实用教程 教学课件 ppt 张化光 刘鑫蕊 孙秋野 第5章MATLAB的图视化功能（96页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、MATLAB/SIMULINK实用教程,张化光 孙秋野 刘鑫蕊 编著,第5章MATLAB的图视化功能,MATLAB语言丰富的图形表现方法，使得数学计算结果可以方便地、多样性地实现可视化，这是其他语言所不能比拟的。 MATLAB不仅能绘制几乎所有的标准图形，而且其表现形式也是丰富多样的它不仅具有高层绘图能力，而且还具有底层绘图能力句柄绘图方法。,在面向对象的图形设计基础上，用户可以开发各专业的专用图形。 本章采用大量示例演示MATLAB图视化命令，读者可以通过练习示例来学习MATLAB的图视化功能。,5.1 MATLAB的图视化概论,MATLAB具有二维、三维乃至四维的图形表现能力，可以从线型、
2、边界面、色彩、渲染、光线、视角等方面把数据的特征表现出来。 MATLAB的图视化功能是建立在一组“图形对象”的基础之上的。 “图形对象”的核心是图形的句柄（Granhics Handle）操作。,MATLAB有两个层次的绘图指令。 （1）底层（Low-level）绘图指令：直接对句柄进行操作。 底层绘图指令控制和表现数据图形的能力比高层绘图指令强优点是灵活多变，但较难掌握。 （2）高层（High-level）绘图指令：建立在底层指令上的绘图指令。 高层绘图指令简单明了，它的优点是易于掌握，但控制和表现数据图形的能力相对较弱。本章重点介绍高层绘图指令。,5.2.1 plot函数5.2.2 坐标系
3、定制 5.2.3 极坐标图 5.2.4 对数坐标图形 5.2.5 二维曲线的图视效果强化 5.2.6 特殊二维图形 5.2.7 隐函数绘图,5.2 二 维 图 形,【例5-1】 绘折线图示例。,5.2.1 plot函数,图5-1 折线图,图1- 1 MATLAB 7.5安装启动界面,【例5-2】 用不同的点数绘图的比较。,坐标轴定制指令（axis）用于对坐标轴刻度进行管理与控制。指令形式与作用说明如下： AXIS(XMIN XMAX YMIN YMAX)：设置 x- and y-axes刻度。 AXIS(XMIN XMAX YMIN YMAX ZMIN ZMAX)：设置 x- and y-ax
4、es和 z-axes刻度。 V = AXIS 返回当前图形行向量的刻度设置XMIN XMAX YMIN YMAX或(XMIN XMAX YMIN YMAX ZMIN ZMAX)。坐标轴命令如表5-1所示。,5.2.2 坐标系定制,表5-1 坐标轴命令,图5-3 坐标系设置示例,【例5-3】 坐标系设置示例。,图5-4 用不同标度在同一坐标内绘制曲线,【例5-4】 用不同标度在同一坐标内绘制曲线。,polar函数用来绘制极坐标图，其调用格式为：polar(theta,rho,选项)。 其中，theta为极坐标极角，rho为极坐标矢径，选项的内容与plot函数相似。 【例5-5】 绘制r=sin(
5、t)cos(t)的极坐标图，并标记数据点。,5.2.3 极坐标图,图5-5 极坐标图,MATLAB提供了绘制对数和半对数坐标曲线的函数，调用格式为： 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,) 【例5-6】 对数-对数坐标示例。,5.2.4 对数坐标图形,图5-6 对数坐标图,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，它们可以组合使用。 例如，“b-.”表示蓝色点划线，“y:d”表示黄色虚线并用菱形符标记数据点。 当选项省
6、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设置。,5.2.5 二维曲线的图视效果强化,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1,x2,y2,选项2,xn,yn,选项n) 【例5-7】 在同一坐标内，分别用不同线型和颜色绘制曲线y1=0.2e-0.5xcos(4x) 和y2=2e-0.5xcos(x)，标记两曲线交叉点。 【例5-8】 加入格栅，坐标轴标志，文本说明等图视效果。,图5-7 用不同线型和颜色绘制两条曲线及其交点,图5-8 加入格栅，坐标轴标志，文本说明等图视效果,在MATLAB中，为用户提供了一些特殊图形的
7、命令，使用这些绘图命令可以很方便地绘制一些特殊图形：直方图、面积图和矢量图等。 表5-5所示列出了MATLAB的特殊图形命令。,5.2.6 特殊二维图形,表2-2 手工清洗工具,（1）area命令 （2）bar 命令 （3）pie命令 （4）quiver命令 （5）contour命令 （6）伪色彩图 （7）errorbar命令 （8）sterm命令 （9）feather命令,【例5-9】 羽毛图示例。 【例5-10】 绘制面积图（area）。 【例5-11】 直方图示例。,图5-9 加入格栅，坐标轴标志，文本说明等图视效果,图5-10 面积图,图5-11 直方图,图5-12 矢量图和等高线图,
8、【例5-12】 矢量图和等高线示例。,图5-13 伪色彩图,【例5-13】 伪色彩图示例。,图5-14 误差图,【例5-14】 误差图（errorbar）。,图5-15 平面多边形填色图,【例5-15】 平面多边形填色。,图5-16 直方图，阶梯图，火柴杆图，平面多边形填色图,【例5-16】 直方图，阶梯图，火柴杆图，平面多边形填色图的比较。,图5-17 加入标题，说明和图例等的图形,【例5-17】 加入标题，说明和图例等的图形。,图5-18 饼图和复数向量图,【例5-18】 （1）某企业全年各季度的产值(单位：万元)分别为：2347,1827,2043,3025，试用饼图作统计分析。（2）绘
9、制复数的相量图：7+2.9i、2-3i和-1.5-6i。,MATLAB提供了一个ezplot函数绘制隐函数图形，下面介绍其用法。 （1）对于函数f = f(x)，ezplot函数的调用格式为： ezplot(f)：在默认区间-2x2绘制f = f(x)的图形。 ezplot(f, a,b)：在区间axb绘制f = f(x)的图形。,5.2.7 隐函数绘图,（2）对于隐函数f = f(x,y)，ezplot函数的调用格式为： ezplot(f)：在默认区间-2x2和-2y2绘制f(x,y) = 0的图形。 ezplot(f, xmin,xmax,ymin,ymax)：在区间xminxxmax和y
10、minyymax绘制f(x,y) = 0的图形。 ezplot(f, a,b)：在区间axb和ay b绘制f(x,y) = 0的图形。,（3）对于参数方程x = x(t)和y = y(t)，ezplot函数的调用格式为： ezplot(x,y)：在默认区间0t2绘制x=x(t)和y=y(t)的图形。 ezplot(x,y, tmin,tmax)：在区间tmin t tmax绘制x=x(t)和y=y(t)的图形。 【例5-19】 隐函数绘图应用举例。,图5-19 隐函数绘图,5.3.1 plot3（三维直线函数） 5.3.2 三维曲面 5.3.3 其他三维图形 5.3.4 三维图形辅助图视效果,
11、5.3 三 维 图 形,plot3函数与plot函数用法十分相似，其调用格式为： plot3(x1,y1,z1,选项1,x2,y2,z2,选项2,xn,yn,zn,选项n) 其中，每一组x,y,z组成一组曲线的坐标参数，选项的定义和plot函数相同。 当x,y,z是同维向量时，则x,y,z 对应元素构成一条三维曲线。 当x,y,z是同维矩阵时，则以x,y,z对应列元素绘制三维曲线，曲线条数等于矩阵列数。,5.3.1 plot3（三维直线函数）,图5-20 三维曲线图,【例5-20】 绘制三维曲线。,1产生三维数据 在MATLAB中，利用meshgrid函数产生平面区域内的网格坐标矩阵，其格式为
12、： x=a:d1:b; y=c:d2:d; X,Y=meshgrid(x,y); 语句执行后，矩阵X的每一行都是向量x，行数等于向量y元素的个数，矩阵Y的每一列都是向量y，列数等于向量x元素的个数。,5.3.2 三维曲面,surf函数和mesh函数的调用格式为： mesh(x,y,z,c) surf(x,y,z,c),2绘制三维曲面的函数mesh, surf, surfc, surfl,【例5-21】 绘制三维曲面图z=sin(x+sin(y)-x/10。,图5-21 三维曲面图,【例5-22】 在xy平面内选择区域-8,8-8,8，绘制4种三维曲面图。,图5-22 四种三维曲面图,spher
13、e函数的调用格式为：x,y,z=sphere(n) cylinder函数的调用格式为：x,y,z= cylinder(R,n) MATLAB中的peaks 函数，称为多峰函数，常用于三维曲面的演示。,3标准三维曲面,【例5-23】 绘制标准三维曲面图形。,图5-23 标准三维曲面图,在介绍二维图形时，曾提到条形图、杆图、饼图和填充图等特殊图形，它们还可以以三维形式出现，使用的函数分别是bar3、stem3、pie3 和fill3。 bar3函数用来绘制三维条形图，常用格式为： bar3(y), bar3(x,y) stem3函数用来绘制三维离散火柴杆图，常用格式为： stem3(z), ste
14、m3(x,y,z),5.3.3 其他三维图形,pie3函数用来绘制三维饼图，常用格式为： pie3(x) fill3函数等效于三维函数fill，可在三维空间内绘制出填充过的多边形，常用格式为： fill3(x,y,z,c),【例5-24】 绘制三维图形：(1) 绘制魔方阵的三维条形图。 (2) 以三维杆图形式绘制曲线y=2sin(x)。 (3) 已知x=2347,1827,2043,3025，绘制饼图。 (4) 用随机的顶点坐标值画出五个黄色三角形。 【例5-25】 绘制多峰函数的瀑布图和等高线图。,图5-24 四种三维图形,图5-25 多峰函数的瀑布图和等高线图,像二维图形一样，用户可以编辑
15、三维图形的线形、颜色等，还可以根据需要编辑三维图形的视角、材质、照明等。 （1）视角定义命令View 该命令为三维图形设置观察点的方位角。命令格式： view(az,el) 【例5-26】 用不同角度观察三维函数的图形。,5.3.4 三维图形辅助图视效果,（2）光照模式与光照角度命令surfl 对于具有光照的3D阴影表面，surfl命令用于设置光照模式与光照角度，命令格式： surfl(x,y,z,d,s,k),【例5-27】 surfl函数示例。,图5-26 surfl函数效果图,【例5-28】 mesh，surf，surfc，surfl函数的比较，变更色调（由暖到冷，默认红到兰）的变化方向
16、，以及 shading函数设置涂色方式。,【例5-29】 surfl函数的z-参数示例。,图5-27 mesh，surf，surfc，surfl函数的比较图,图5-28 surfl函数的z-参数示例,（3）旋转控制命令rotate 该命令将图形句柄h的对象绕方向旋转一个角度。命令格式： rotate(h,direction,alpha),图5-29 使用rotate函数效果图,（4）图视放大命令 zoom on ;zoom off; zoom （5）图形背景颜色设置命令colordef,【例5-30】 三维色彩表示。,图5-30 三维色彩表示图,5.4 超维图形表达,5.4.1 slice命令 5.4.2 切面等位线图,超过三维的图形称为超维图形，超维图形一般无法显示，MATLAB采用颜色、等位线等手段来表示第三维的变量。,slice命令可以显示三维函数切面图、等位线图，命令格式： slice(X,Y,Z,V,Xi,Yi,Zi),5.4.1 slice命令,【例5-31】 slice命
