第6章MATLAB计算结果可视化.docx

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第6章MATLAB计算结果可视化

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

gridon%画坐标方格

Warning:

Dividebyzero.

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）;

subplot（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）'）

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

6.2.1plot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6-3

6.2.2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（'\fontsize{20}\fontname{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（'\fontsize{20}\fontname{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（AffineProjection）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={'OriginalSquare','Translation','Rotation','Scaling'};

%用元胞数组存放四张子图的图名

fori=1:

4

W=TRS{i}*Sq;%进行仿射变换

subplot（2,2,i）

fork=1:

4

plot（W（1,k）,W（2,k）,ss{k}）;%用不同点形标志四个顶点

axis（[-3,3,-1,5]）,axisequal

holdon%使以后图形画在当前子图上

end

plot（W（1,:

）,W（2,:

））%连接四个顶点使图形封闭

gridon%画过坐标格线

title（tt{i}）%给子图题写图名

holdoff%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“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）,axisnormal,gridon,

title（'NormalandGridon'）

subplot（2,3,2）,plot（x,y）,axisequal,gridon,title（'Equal'）

subplot（2,3,3）,plot（x,y）,axissquare,gridon,title（'Square'）

subplot（2,3,4）,plot（x,y）,axisimage,boxoff,title（'ImageandBoxoff'）

subplot（2,3,5）,plot（x,y）,axisimagefill,boxoff

title（'ImageandFill'）

subplot（2,3,6）,plot（x,y）,axistight,boxoff,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-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）,gridon

axis（[0,6*pi,0.6,max（y）]）

title（'y=1–exp（-alpha*t）*cos（omega*t）'）

text（11,1.25,'alpha=0.3'）;text（11,1.15,'omega=0.7'）

holdon;plot（ts,0.95,'bo','MarkerSize',10）;holdoff

text（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）]）

gridon

title（'\ity=1-e^{-\alphat}cos{\omegat}'）

text（13.5,1.2,'\fontsize{12}{\alpha}=0.3'）

text（13.5,1.1,'\fontsize{12}{\omega}=0.7'）

holdon;plot（ts,0.95,'bo','MarkerSize',10）;holdoff

cell_string{1}='\fontsize{12}\uparrow';

cell_string{2}='\fontsize{16}\fontname{隶书}镇定时间';

cell_string{3}='\fontsize{6}';

cell_string{4}=['\fontsize{14}\rmt_{s}='num2str（ts）];

text（ts,0.85,cell_string）

xlabel（'\fontsize{14}\bft\rightarrow'）

ylabel（'\fontsize{14}\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,'g'）;holdon;stairs（t,y,'r'）;holdoff

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（[11],[1321]）;%温度的传递函数对象模型。

S2=tf（1,[111]）;%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,-1,1]）

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]）,boxon,legend（