MATLAB图形绘制

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,哈尔滨理工大学机械动力工程学院 蔺勇智制作,*,MATLAB,图形绘制,蔺勇智制作,11/26/2024,1,哈尔滨理工大学机械动力工程学院 蔺勇智制作,本次课程主要介绍内容,基本图形绘制(平面),三维图像绘制,特殊图形绘制,MATLAB编程绘制曲线,仿真系统分析图形绘制,11/26/2024,2,哈尔滨理工大学机械动力工程学院 蔺勇智制作,1.绘制3条普通的正弦曲线,区间为02，步长为/100。,命令为：,t=0:pi/100:2*pi;,y=sin(t);,y2=sin(t-0.25);,y3=sin(t-0.5);,plot(t,y,t,y2,t,y3),如果想指定线形，,则进行如下操作。,plot(t,y,-,t,y2,-,t,y3,:),绘制图形如图所示,基本图形绘制,返回,11/26/2024,3,哈尔滨理工大学机械动力工程学院 蔺勇智制作,2.数据点绘制,随意定义2个矢量，如下面所示,命令为：,x=0:pi/15:4*pi;,y=exp(2*cos(x);,plot(x,y,r+),%r表示颜色为红色，,+表示点的形状。,绘制图形如图所示,11/26/2024,4,哈尔滨理工大学机械动力工程学院 蔺勇智制作,三维图形绘制,准备绘图数据。数据可以是实际工作中采集的数据，也可以由各种命令或函数创建。如峰形函数peaks来生成,实验数据。,创建出图形窗口。可以用figure函数创建，也可以由灰,图函数自动创建窗口。,调用二维绘图命令。例如plot、mesh、surf等函数。当然，也可以自己编写灰图函数命令，根据需要绘制图,形。,修饰图形。例如标注轴、设置视角、设置光源、改变着着色模式等，当然，也可以使用MATLAB提供的默认,值。,下面将以创建一幅三维图形进行说明,具体步骤如下:,返回,11/26/2024,5,哈尔滨理工大学机械动力工程学院 蔺勇智制作,plot3函数一般的语法调用格式为：,plot3(x,y,z),调用该命令后，将在三维空间产生一条曲线，该曲线上的点的坐标分别为矢量x、y、z的相应元素。同时，MATLAB还为该三维曲线生成二维投影。例如，以下程序代码将绘制一条三维螺旋线，绘制结果如下所示,t=0:pi/50:10*pi;,plot3(sin(t),cos(t),t),axis square;grid on,11/26/2024,6,哈尔滨理工大学机械动力工程学院 蔺勇智制作,三维绘图指令示例:,subplot(221),x=6*rand(100,1)-3;%x为-3，3间的100点随即数,y=6*rand(100,1)-3;%y为-3，3间的100点随即数,z=peaks(x,y);%z为peaks指令产生的100点输出,X,Y=meshgrid(-3:0.1:3);%网格点输出,Z=griddata(x,y,z,X,Y,cubic);%曲面网格点插值输出,mesh(X,Y,Z);%绘制立体网状图,hold on%在当前坐标轴图形里添加绘制图形,plot3(x,y,z,.,MarkerSize,16);%绘出100点采样值,hold off%重置坐标系，绘制新图形,11/26/2024,7,哈尔滨理工大学机械动力工程学院 蔺勇智制作,axis tight%设置坐标数值范围为当前数据范围,subplot(2,2,2),ezsurfc(sin(x*y)/(x*y);%精确绘制带有等高线的曲面图,subplot(2,2,3),t=linspace(0,10*pi,501);,plot3(t.*sin(t),t.*cos(t),t,t.*sin(t),t.*cos(t),-t);%同时绘制两条曲线,subplot(2,2,4),X,Y,Z=peaks(30);,waterfall(X,Y,Z)%水流效果,11/26/2024,8,哈尔滨理工大学机械动力工程学院 蔺勇智制作,11/26/2024,9,哈尔滨理工大学机械动力工程学院 蔺勇智制作,特殊图形绘制,面域图、直方图、饼图、等高线、相量图、散点图,等均属于特殊图形的范畴，现在详细介绍如下其绘制方,法：,1.面域图、直方图、饼图,直方图和面域图主要用于在一定时域内比较不同数,据集的结果，并且显示这些数据的总和。直方图用于离,散数据的显示，而面域图显示连续数据的显示。饼图用,来显示数据元素在总体中所占的百分比的情况，排列图,是相量按递减顺序的直方图，它反映出递减数据百分比,的变化情况。这四种图形直观体现了数据间的大小关系,或比例情况。,返回,11/26/2024,10,哈尔滨理工大学机械动力工程学院 蔺勇智制作,area函数的示例如下:,Y=1,5,3;,3,2,7;%曲线一:1 3 1 2,1,5,3;%曲线二:6 5 6 8=1 3 1 2+5 2 5 6,2,6,1;%曲线三:9 12 9 9=6 5 6 8+3 7 3 1,subplot(221),area(Y)%依次列项相加绘制曲线(如上面的三个曲线相量),并填充曲线中的区域,grid on,subplot(222),Y=rand(3,5);,h=bar(Y,1);,subplot(223),Y=cool(7);,bar3(Y,stacked),subplot(224),bar3h(Y,0.25,detached),11/26/2024,11,哈尔滨理工大学机械动力工程学院 蔺勇智制作,绘制结果如下所示:,11/26/2024,12,哈尔滨理工大学机械动力工程学院 蔺勇智制作,饼图pie函数有多种格式。在pie(X)中X可以是相量也可以是矩阵。,如果X中各个元素的和大于等1，则绘制出来的饼图中每个切片占整个饼图的百分比为这个元素在X的元素值和中的百分比。如果X中各个元素的和小于1，则绘制的是一个不完整的饼图，每个切片占整个饼图的百分比就是对应于这,这个元素的值。,11/26/2024,13,哈尔滨理工大学机械动力工程学院 蔺勇智制作,pie(X,explode)中的参数explode的维数须和X的维数一致,explode中非零元,对应的切片就是分离的切片。,pareto(Y)中的条形长度对应于Y元素的数值，Y递减顺序的下标作为x轴的,数值，这里Y只能是相量。,pareto(Y,names)中的参数names元素作为每个条形x轴标注，pareto(Y,X)中的X参数元素值作为对应Y元素的x轴标注。,11/26/2024,14,哈尔滨理工大学机械动力工程学院 蔺勇智制作,现举例子说明如下：,subplot(121),x=1 3 0.5 2.5 2;,explode=0 1 0 0 0;,pie(x,explode),subplot(122),names=一,二,三,四,五;,pareto(x,names),其绘制结果如下页所示,11/26/2024,15,哈尔滨理工大学机械动力工程学院 蔺勇智制作,11/26/2024,16,哈尔滨理工大学机械动力工程学院 蔺勇智制作,2.等高线的绘制,在地理、气象等学科中，我们经常需要反映,地理、海流等随经纬度变化的情况，这时就需要,绘制等高线。在MATLAB中提供了两类等高线绘,制函数:二维等高线函数(contour、contourf)和三,维等高线函数(contour3)，另外contourc函数提供,计算数组等高线的功能。,现在举一个例子简单说明一下等高线的绘制,11/26/2024,17,哈尔滨理工大学机械动力工程学院 蔺勇智制作,绘制等高线的示例:,X,Y=meshgrid(-2:.2:2,-2:.2:3);%表面网格函数,Z=X.*exp(-X.2-Y.2);,subplot(131),C,b=contour(X,Y,Z,10);,clabel(C,h)%等高线的标注,subplot(132),C,h=contourf(peaks,10);%绘制等高线并填充,格式,与contour函数一致,caxis(-20 20)%伪彩色,设置轴参数CLim和CLimMode,clabel(C,h),subplot(133),C,h=contour3(X,Y,Z,30);%绘制三维等高线,格式和,contour函数类似,11/26/2024,18,哈尔滨理工大学机械动力工程学院 蔺勇智制作,11/26/2024,19,哈尔滨理工大学机械动力工程学院 蔺勇智制作,3.向量图的绘制,在MATLAB中，箭头图通常用来表示方,向。二维箭头图quiver(X,Y,U,V)在点(X,Y)上,用箭头绘制具有元素(U,V)的速度向量。矩阵,X、Y、U、V必须具有相同的大小，其中含有相应的位置和速度向量。quiver(,scale),中的参数scale代表缩放的比例，scale=0时，向量为默认长度：1，此时自动调整缩放比例，以防止图形交叠。三维箭头图函数的使用办法和二维箭头图函数类似，很容易,理解，看下面的实例。,11/26/2024,20,哈尔滨理工大学机械动力工程学院 蔺勇智制作,程序如下：,X,Y=meshgrid(-2:.2:2);,Z=X.*exp(-X.2-Y.2);,subplot(121),DX,DY=gradient(Z,.2,.2);%梯度计算,contour(X,Y,Z)%绘制等高线,hold on,quiver(X,Y,DX,DY)%绘制箭头,hold off,subplot(122),U,V,W=surfnorm(X,Y,Z);%计算三维表面图的法线,quiver3(X,Y,Z,U,V,W,0.5);%绘制三维箭头图,hold on,surf(X,Y,Z);%绘制网格表面图,axis(-2 2-2 2-.4.4),hold off%设定坐标,11/26/2024,21,哈尔滨理工大学机械动力工程学院 蔺勇智制作,绘制结果如图所示,11/26/2024,22,哈尔滨理工大学机械动力工程学院 蔺勇智制作,4.直方图的绘制,直方图是通过一组矩形条来反映数据的,分布情况。直方图包括笛卡儿坐标系下的直,方图和极坐标系下的直方图。,hist 函数用于绘制笛卡儿坐标系下的直,方图，例如：,subplot(121),x=-2.9:0.1:2.9;,y=randn(1000,1);%生成一个随即数矩阵,hist(y,x)%绘制笛卡儿坐标系下的直方图,subplot(122),theta=2*pi*rand(1,50);,rose(theta)%绘制极坐标系下的直方图,11/26/2024,23,哈尔滨理工大学机械动力工程学院 蔺勇智制作,11/26/2024,24,哈尔滨理工大学机械动力工程学院 蔺勇智制作,5.散点图的绘制,在科学和工程计算中，散点图用于大,量数据分布情形的统计分析。,在MATLAB中用于绘制散点图的函数,有三个：scatter函数、scatter3函数、和,plotmatrix 函数。,scatter(X,Y,S,C)、scatter(X,Y)和,scatter(X,Y,S)表示在向量X和Y所在的坐标处绘制一个圆形的图标。参数S定义了圆形图标的大小，可以为向量也可以为一个常数，S为向量时，S长度应该和X,Y相同，S,为一个常量时，圆形图标具有相同的大,小。,11/26/2024,25,哈尔滨理工大学机械动力工程学院 蔺勇智制作,参数C定义了每个圆形图标的颜色。当,C为向量时，C的长度应该和X保持一致，每个,图形图标的颜色由C的元素决定。当C为,length(X)*3的矩阵时，图形图标的颜色由RGB,参数定义。C也可以是颜色字符串量。(如r,y),等。,现在举一个绘制散点图的例子，例子如下：,subplot(121),load seamount%打开海（底）山数据,scatter(x,y,5,z)%绘制散点图,subplot(122),x,y,z=sphere(16);%获取球体的坐标,X=x(:),Y=y(:),Z=z(:);%矩阵的转换,11/26/