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1、MATLAB 语言及其应用 Matlab Language and Its Applications,MATLAB Language and Its Applications,第六讲 Matlab数据和函数的可视化,摘要,2019/6/21,MATLAB语言及其应用,3,二维图形绘制plot相关指令 特殊图形的绘制 三维图形的绘制 图像处理简介 图形窗口操作简介,2019/6/21,MATLAB语言及其应用,4,引言,世界顶级的数值计算工具软件MATLAB具有极其强大的数据可视化功能，可制作具有出版质量图形。 在前面的课程中，已经使用了数据可视化命令plot。 详细介绍MATLAB这一部分的内
2、容可以写一本书。 我们只能介绍MATLAB数据可视化的基础，2-D数据可视化、3-D数据可视化初步。 二维图形是将平面坐标上的数据点连接起来的平面图形。可以采用直角坐标系、对数坐标、极坐标等形式。数据点可以用向量或矩阵形式给出，类型可以是实型或复型。,2019/6/21,MATLAB语言及其应用,5,2019/6/21,MATLAB语言及其应用,6,6.1 二维曲线绘图的基本操作,plot指令的基本调用格式 （1）plot(x) x为向量时，以该元素的下标为横坐标、元素值为纵坐标绘出曲线 x为实数二维数组时，则按列绘制每列元素值相对其下标的曲线，曲线数等于x数组的列数。 x为复数二维数组时，则
3、按列分别以数组的实部和虚部为横、纵坐标绘制多条曲线 （2）plot(x, y) x、y为同维数组时，绘制以x、y元素为横纵坐标的曲线 x为向量，y为二维数组、且其列数或行数等于x的元素数时，绘制多条不同颜色的曲线 x为二维数组，y为向量时，情况与上相同，只是y仍为纵坐标。 （3）plot(x1, y1, x2, y2, ) 绘制以x1为横坐标、y1为纵坐标的曲线1，以x2为横坐标、y2为纵坐标的曲线2，等等。 其中x为横坐标，y为纵坐标，绘制y=f(x)函数曲线。,2019/6/21,MATLAB语言及其应用,7,例6.1：使用直角坐标系,在0，2区间内，绘制曲线 x = 0:pi/100:2
4、*pi; y = 2*exp(-0.5*x).*sin(2*pi*x); plot(x,y),2019/6/21,MATLAB语言及其应用,8,例6.2 使用参数方程绘制曲线,绘制曲线 t = -pi:pi/100:pi; x = t.*cos(3*t); y = t.*sin(t).2; plot(x,y),2019/6/21,MATLAB语言及其应用,9,例6.3 绘制复杂曲线,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)
5、; %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,2019/6/21,MATLAB语言及其应用,10,多次叠绘、双纵坐标和多子图,多次叠绘 多次调用plot命令在一幅图上绘制多条曲线，需要hold指令的配合。 hold on 保持当前坐标轴和图形，并可以接受下一次绘制。 hold off 取消当前坐标轴和图形保持，这种状态下，调用plot绘制完全新的图形，不保留以前的坐标格式、曲线。,2019/6/21,MATLAB语言及其应用
6、,11,例 6.5 重绘曲线,重绘波形 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:) hold on plot(t,y2,b) plot(t3,y3,bo) axis(0,pi,-1,1) %控制轴的范围 hold off,2019/6/21,MATLAB语言及其应用,12,课堂思考例,clf t=(0:pi/50:
7、2*pi); k=0.4:0.1:1; Y=cos(t)*k; subplot(1,2,1) plot(t,Y,LineWidth,1.5) title(By plot(t,Y) xlabel(t) subplot(1,2,2) plot(Y,LineWidth,1.5) title(By plot(Y) xlabel(row subscript of Y),思考：有什么不同？为什么？,2019/6/21,MATLAB语言及其应用,13,例6.6 利用hold绘制离散信号的波形。,t=2*pi*(0:20)/20; y=cos(t).*exp(-0.4*t); stem(t,y,g); hol
8、d on; stairs(t,y,r); hold off,2019/6/21,MATLAB语言及其应用,14,双纵坐标：plotyy指令,plotyy指令调用格式： plotyy(x1, y1, x2, y2) x1-y1曲线y轴在左， x2-y2曲线y轴在右。 例3.7： x = 0:0.01:20; y1 = 200*exp(-0.05*x).*sin(x); y2 = 0.8*exp(-0.5*x).*sin(10*x); plotyy(x,y1,x,y2);,2019/6/21,MATLAB语言及其应用,15,多子图,MATLAB允许在同一图形窗口布置几幅独立的子图。具体指令： su
9、bplot(m, n, k) 使（mxn）幅子图中第k个子图成为当前图 subplot(postion, left, bottom, width, height) 在指定的位置上开辟子图，并成为当前图 说明： subplot(m, n, k)的含义：图形窗口包含（mxn）个子图，k为要指定的当前子图的编号。其编号原则： 左上方为第1子图，然后向右向下依次排序。该指令按缺省值分割子图区域。 subplot(postion, left, bottom, width, height)用于手工指定子图位置，指定位置的四元组采用归一化的标称单位，即认为整个图形窗口绘图区域的高、宽的取值范围都是0， 1，
10、而左下角为（0,0）坐标。 产生的子图彼此独立。所有的绘图指令均可以在子图中使用。,2019/6/21,MATLAB语言及其应用,16,例6.8 演示subplot指令对图形窗的分割,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,-
11、y1,r:);,2019/6/21,MATLAB语言及其应用,17,例6.8 演示subplot指令对图形窗的分割,2019/6/21,MATLAB语言及其应用,18,绘制图形的辅助操作,曲线线形控制符 曲线颜色控制符,2019/6/21,MATLAB语言及其应用,19,曲线的色彩、线型和 数据点形,曲线的线形控制符、颜色控制符、数据点形控制符可以组合使用 其先后次序不影响绘图结果 也可以单独使用。,2019/6/21,MATLAB语言及其应用,20,例6.9 绘制图形的辅助操作,Specify Line properties t=(0:15)*2*pi/15; y=sin(t); subpl
12、ot(3,2,1), plot(t, y); title(Lins style is default) subplot(3,2,2), plot(t, y, o); title(Lins style is o) subplot(3,2,3), plot(t, y, k:); title(Lins style is k:) subplot(3,2,4), plot(t, y, k:*); title(Lins style is k:*) subplot(3,2,5), plot(t, y, m-d); title(Lins style is m-d) subplot(3,2,6), plot(t
13、, y, r-p); title(Lins style is r-p),2019/6/21,MATLAB语言及其应用,21,2019/6/21,MATLAB语言及其应用,22,坐标、刻度和分格线控制,2019/6/21,MATLAB语言及其应用,23,例 6.10 坐标控制,绘制椭圆，长轴为3.25，短轴为1.15 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(2,2,1); plot(x, y); axis off title(axis off); subplot(2,2,2); plot(x,y);
14、axis image; title(axis image); subplot(2,2,3); plot(x,y); axis equal; title(axis Equal); subplot(2,2,4); plot(x,y); axis square; title(axis Square);,2019/6/21,MATLAB语言及其应用,24,2019/6/21,MATLAB语言及其应用,25,刻度、分格线和坐标框,分格线与grid指令 grid on 画出分格线 grid off 不画分格线 MATLAB的缺省设置是不画分格线；分格线的疏密取决于坐标刻度（改变坐标刻度，可改变分格线的疏密
15、）。 坐标框 box on 控制加边框线 box off 控制不加边框线 刻度设置 指令及格式： set(gca, xtick, xs, ytick, ys) xs、ys可以使任何合法的实数向量，用于分别设置x、y轴的刻度。,例6.11绘制y=1-exp(-0.3*t).*cos(0.7*t) 二阶阶跃响应（自动控制原理）,grid on text(13.5,1.2,fontsize12alpha=0.3) text(13.5,1.1,fontsize12omega=0.7) cell_string1=fontsize12uparrow; cell_string2=fontsize16 fontname隶书镇定时间; cell_string3=fontsize6 ; cell_string4=fontsize14rmt_s = num2str(ts); text(ts,0.85,cell_string,Color,b,HorizontalAlignment,Center) title(fontsize14it y = 1 - e -alpha tcosomegat) xlabel(fontsize14 bft rightarrow) ylabel(fontsize14 bfy rightarrow),clf;t=6*
