matlab 畫圖中線型及顏色設置 matlab 作圖 標註

matlab受到控制界廣泛接受的一個重要原因是因爲它提供了方便的繪圖功能.本章主要介紹2維圖形對象的生成函數及圖形控制函數的使用方 法,還將簡單地介紹一些圖形的修飾與標註函數及操作和控制MATLAB各種圖形對象的方法.
第一節 圖形窗口與座標系
一.圖形窗口
1.MATLAB在圖形窗口中繪製或輸出圖形,因此圖形窗口就像一張繪圖紙.
2.在MATLAB下,每一個圖形窗口有唯一的一個序號h,稱爲該圖形窗口的句柄.MATLAB通過管理圖形窗口的句柄來管理圖形窗口;
3.當前窗口句柄可以由MATLAB函數gcf獲得;
4.在任何時刻,只有唯一的一個窗口是當前的圖形 窗口(活躍窗口);figure(h)----將句柄爲h的窗口設置爲當前窗口;
5.打開圖形窗口的方法有三種:
1)調用 繪圖函數時自動打開;
2)用File---New---Figure新建;
3)figure命令打開,close命令關 閉.
在運行繪圖程序前若已打開圖形窗口,則繪圖函數不再打開,而直接利用已打開的圖形窗口;若運行程序前已存在多個圖形窗 口,並且沒有指定哪個窗口爲當前窗口時,則以最後使用過的窗口爲當前窗口輸出圖形.
6.窗口中的圖形打印:用圖形窗口的File菜單中 的Print項.
7.可以在圖形窗口中設置圖形對象的參數.具體方法是在圖形窗口的Edit菜單中選擇Properties項,打開圖 形對象的參數設置窗口,可以設置對象的屬性.
二.座標系
1.一個圖形必須有其定位系統,即座標系;
2.在一個圖形 窗口中可以有多個座標系,但只有一個當前的座標系;
3.每個座標系都有唯一的標識符,即句柄值;
4.當前座標系句柄可以由 MATLAB函數gca獲得;
5.使某個句柄標識的座標系成爲當前座標系,可用如下函數:axes(h) h爲指定座標系句柄值.
6.一些有關座標軸的函數:
1)定義座標範圍:一般MATLAB自動定義座標範 圍,如用戶認爲設定的不合適,可:axis([Xmin, Xmax, Ymin, Ymax]) 來重新設定;292) 座標軸控制:MATLAB的缺省方式是在繪圖時,將所在的座標系也畫出來,爲隱去座標系,可用axis off;axis on則顯示座標軸(缺省值).
3)通常MATLAB的座標系是長方形,長寬比例大約是 4:3,爲了得到一個正方形的座標系可用:axis square
4)座標系橫縱軸的比例是自動設置的,比例可能不一樣,要得到相同比 例的座標系,可用:axis equal
第二節 二維圖形的繪製
一. plot函數
plot 函數是最基本的繪圖函數,其基本的調用格式爲:
1.plot(y)------繪製向量y對應於其元素序數的二維曲線圖, 如果y爲複數向量,則繪製虛部對於實部的二維曲線圖.
例:繪製單矢量曲線圖.
y=[0 0.6 2.3 5 8.3 11.7 15 17.7 19.4 20];
plot(y)
由於y矢量有10個元素,x座標自動定義爲[1 2 3 4 5 6 7 8 9 10].圖形爲:
12345678910
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
2.plot(x,y)------ 繪製由x,y所確定的曲線.
1)x,y是兩組向量,且它們的長度相等,則plot(x,y)可以直觀地繪出以x爲橫座標,y爲縱座標的 圖形.
如:畫正弦曲線:
t=0:0.1:2*pi;
y=sin(t);
plot(t,y)
2)當 plot(x,y)中,x是向量,y是矩陣時,則繪製y矩陣中各行或列對應於30向量x的曲線.如果y陣中行的長度與x向量的 長度相同,則以y的行數據作爲一組繪圖數據;如果y陣中列的長度與x向量的長度相同,則以y的列數據作爲一組繪圖數據;如果y陣中行, 列均與x向量的長度相同,則以y的每列數據作爲一組繪圖數據.

例:下面的程序可同時繪出三條曲線.MATLAB在繪製多條曲 線時,會按照一定的規律自動變化每條曲線的的顏色.
x=0:pi/50:2*pi;
y(1,:)=sin(x);
y(2,:)=0.6*sin(x);
y(2,:)=0.3*sin(x);
plot(x,y)
或者還可以這樣用:
x=0:pi/50:2*pi;
y=[ sin(x); 0.6*sin(x); 0.3*sin(x)];
plot(x,y)
01234567
-1
-0.8
-0.6
-0.4
-0.2
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
3) 如果x,y是同樣大小的矩陣,則plot(x,y)繪出y中各列相應於x中各列的圖形.
例:x(1,:)=0:pi/50:2*pi;
x(2,:)=pi/4:pi/50:2*pi+pi/4;
x(3,:)=pi/2:pi/50:2*pi+pi/2;
y(1,:)=sin(x(1,:));
y(2,:)=0.6*sin(x(2,:));
y(3,:)=0.3*sin(x(3,:));
plot(x,y)
x=x';
y=y';
figure
31
plot(x,y)
在這個例子中,x------ 3x101,y------3x101,所以第一個plot按列畫出101條曲線,每條3個點;而x'------101x3,y'------ 101x3,所以第二個plot按列畫出3條曲線,每條101個點.
012345678
-1
-0.8
-0.6
-0.4
-0.2
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
012345678
-1
-0.8
-0.6
-0.4
-0.2
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
3. 多組變量繪圖:plot(x1, y1, 選項1, x2, y2, 選項2, ……)

上面的plot格式中,選項是指爲了區分多條畫出曲線的 顏色,線型及標記點而設定的曲線的屬性.MATLAB在多組變量繪圖時,可將曲線以不同的顏色,不同的線型及標記點表示出來.這 些選項如下表所示:
各種顏色屬性選項
選 項 意 義 選 項 意 義
'r' 紅色 'm' 粉紅
'g' 綠色 'c' 青色
32
'b' 蘭色 'w' 白色
'y' 黃色 'k' 黑色
各種線型屬性選項
選 項 意 義 選 項 意 義
'-' 實線 '--' 虛線
':' 點線 '-.' 點劃線
各種標記點屬性選項
選 項 意 義 選 項意 義
'.' 用點號繪製各數據點 '^' 用上三角繪製各數據點
'+' 用'+'號繪製各數據點 'v' 用下三角繪製各數據點
'*' 用'*'號繪製各數據點 '>' 用右三角繪製各數據點
' .' 用'.'號繪製各數據點 '<' 用左三角繪製各數據點
's'或squar 用正方形繪製各數據點'p' 用五角星繪製各數據點
'd'或diamond用菱 形繪製各數據點 'h' 用六角星繪製各數據點
這些選項可以連在一起用,如:'-.g'表示繪製綠色的點劃線,'g+'表示用綠
色的 '+'號繪製曲線.
注意:

1)表示屬性的符號必須放在同一個字符串中;
2)可同時指定2~3個屬性;
3) 與先後順序無關;
4)指定的屬性中,同一種屬性不能有兩個以上.
例:t=0:0.1:2*pi;
y1=sin(t);
y2=cos(t);
y3=sin(t).*cos(t);
plot(t,y1, '-r',t,y2, ':g',t,y3, '*b')
該 程序還可以按下面的方式寫:
t=0:0.1:2*pi;
y1=sin(t);
y2=cos(t);
y3=sin(t).*cos(t);
plot(t,y1, '-r')
hold on
plot(t,y2, ':g')
plot(t,y3, '*b')
hold off
注:在MATLAB中,如畫圖前已有打開的圖形窗口,則再畫圖系統將自動
擦 掉座標系中已有的圖形對象,但設置了hold on後,可以保持座標系中已繪出的圖形.
33
01234567
-1
-0.8
-0.6
-0.4
-0.2
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
圖(a)
還可以進一步設置包括線的寬度(LineWidth),標記點的邊緣顏色(MarkerEdgeColor),填充顏色 (MarkerFaceColor)及標記點的大小(MarkerSize)等其它繪圖屬性.
例:設置繪圖線的線型,顏色,寬度,標記 點的顏色及大小.
t=0:pi/20:pi;
y=sin(4*t).*sin(t)/2;
plot(t,y,'-bs','LineWidth',2,... %設置線的寬度爲2
'MarkerEdgeColor','k',... %設置標記點邊緣顏色爲黑色
'MarkerFaceColor','y',... %設置標記點填充顏色爲黃色
'MarkerSize',10) %設置標記點的尺寸爲10
繪出圖形如下:
00.511.522.533.5
-0.5
-0.4
-0.3
-0.2
-0.1
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
34
4. 雙Y軸繪圖:plotyy()函數.
其調用格式爲:
plotyy(x1,y1,x2,y2)------ 繪製由x1,y1和x2,y2確定的兩組曲線,其中x1,y1的座標軸在圖形窗口的左側,x2,y2的座標軸在圖形窗口的右側.
Plotyy(x1,y1,x2,y2, 'function1','function2')------功能同上,function是指那些繪圖函數如:plot,semilogx,
loglog 等.
例如:在一個圖形窗口中繪製雙Y軸曲線.
x=0:0.3:12;
y=exp(-0.3*x).*sin(x)+0.5;
plotyy(x,y,x,y,'plot','stem')
圖形如下:
024681012
0
0.5
1
1.5
024681012
0
0.5
1
1.5
stem: 繪製stem形式的曲線(上端帶圈的豎線).
繪圖結果:兩條圖線自動用不同的顏色區分,兩個座標的顏色與圖線的顏色相對應,左邊的Y軸 座標對應的是plot形式的曲線,右邊的Y座標對應的是stem形式的曲線.
二.對數座標圖繪製函數:
在對數座標圖的繪製中,有三種繪圖函數:semilogx,semilogy和loglog函數.
1)semilogx( )------繪製以X軸爲對數座標軸的對數座標圖.
其調用格式爲:semilogx(x,y,'屬性選項')
其 中屬性選項同plot函數.
該函數只對橫座標進行對數變換,縱座標仍爲線性座標.
2)semilogy( )------繪製以Y軸爲對數座標軸的對數座標圖.
其調用格式爲:semilogy(x,y,'屬性選項')
該 函數只對縱座標進行對數變換,橫座標仍爲線性座標.
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3)loglog( )------ 繪製X,Y軸均爲對數座標軸的圖形.
其調用格式爲:loglog(x,y,'屬性選項')
該函數分別對 橫,縱座標都進行對數變換.
例:x=0:0.1:6*pi;
y=cos(x/3)+1/9;
subplot(221), semilogx(x,y);
subplot(222), semilogy(x,y);
subplot(223), loglog(x,y);
4)MATLAB還提供了一個實用的函數:logspace( )函數, 可按對數等間距地分佈來產生一個向量,其調用格式爲:
x=logspace(x1,x2,n)
這裏,x1 表示向量的起點;x2表示向量的終點;n表示需要產生向量點的個數(一般可以不給出,採用默認值50).
在控制系統分析中一般採用這種 方法來構成頻率向量w.關於它的應用後面還要講到.
三.極座標圖的繪製函數:
繪 極座標圖可用polar( )函數.其調用格式如下:
polar(theta, rho,'屬性選項')------theta:角度向量,rho:幅值向量,屬性內容與plot函數基本一致.
例如:極坐 標模型爲:3145/)/)cos((+ =θρ, ],[πθ80∈則繪出極座標圖的程序爲:theta=0:0.1:8*pi;
p=cos((5*theta)/4)+1/3;
polar(theta,p)
0.5
1
1.5
30
210
60
240
90
270
120
300
150
330
1800
四. 繪製多個子圖:subplot( )函數
MATLAB允許在一個圖形窗口上繪製多個子圖(如對於多變量 系統的輸出),允許將窗口分成nxm個部分.
分割圖形窗口用subplot函數來實現,其調用格式爲:
subplot(n,m,k) 或subplot(nmk)------n,m分別表示將窗口分割的行數和列數,
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k表示要畫圖部分的代號,表示第幾個圖 形,nmk三個數可以連寫,中間不用符號分開.
例如:將窗口劃分成2x2=4個部分,可以這樣寫:
subplot(2,2,1),plot(……)
subplot(2,2,2),……
subplot(2,2,3),……
subplot(2,2,4),……
221 222
223 224
注:subplot函數沒有畫圖功能,只是將窗口分割.
第三節 圖形的修飾與標註
MATLAB提供了一些特殊的函數修飾畫出的圖形,這些函數如下:
1) 座標軸的標題:title函數
其調用格式爲:title('字符串')------字符串可以寫中文
如:title('My own plot')
2)座標軸的說明:xlabel和ylabel函數
格式:xlabel('字符串')
ylabel(' 字符串')
如:xlabel('This is my X axis')
ylabel('My Y axis')
3)圖形 說明文字:text和gtext函數
A.text函數:按指定位置在座標系中寫出說明文字.
格 式爲:text(x1, y1, '字符串', '選項')
x1,y1爲指定點的座標;'字符串'爲要標註的文字;'選項'決定x1,y1
的 座標單位,如沒有選項,則x1,y1的座標單位和圖中一致;如選項爲'sc',
則x1,y1表示規範化窗口的相對座標,其範圍爲0到1.
(1,1)
規範化窗口
(0,0)
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如:text(1,2, '正弦曲線')
B.gtext函數:按照 鼠標點按位置寫出說明文字.
格式爲:gtext('字符串')
當調用這個函數時,在圖形窗口中出現一個隨鼠標移動的大十字 交叉線,移動鼠標將十字線的交叉點移動到適當的位置,點擊鼠標左鍵,gtext參數中的字符串就標註在該位置上.
4) 給圖形加網格:grid函數
在調用時直接寫grid即可.
上面的函數的應用實例:
例: 在圖形中加註座標軸標識和標題及在圖形中的任意位置加入文本.
t=0:pi/100:2*pi;
y=sin(t);
plot(t,y),grid,
axis([0 2*pi -1 1])
xlabel('0 leq itt rm leq pi','FontSize',16)
ylabel('sin(t)','FontSize',20)
title('正弦函數圖形','FontName',' 隸書' ,'FontSize',20)
text(pi,sin(pi),'leftarrowsin(t)=0','FontSize',16)
text(3*pi/4,sin(3*pi/4),'leftarrowsin(t)=0.707', 'FontSize',16)
text(5*pi/4,sin(5*pi/4),' sin(t)=-0.707rightarrow',...
'FontSize',16,'HorizontalAlignment','right')
畫出的圖形爲:
0246
-1
-0.5
0
0.5
1
0 ≤ t ≤ π
sin(t)
正 弦函數圖形
←sin(t)=0
←sin(t)=0.707
sin(t)=-0.707→
5) 在圖形中添加圖例框:legend函數
其調用格式爲:
A.legend('字符串1', '字符串2', ……)------以字符串1,字符串2…… 作38爲圖形標註的圖例.
B.legend('字符串1', '字符串2', ……, pos)------pos指定圖例框顯示的位置.
圖例框被預定了6個顯示位置:
0------ 取最佳位置;
1------右上角(缺省值);
2------左上角;
3------左下角;
4------右 下角;
-1------圖的右側.
例:在圖形中添加圖例.
x=0:pi/10:2*pi;
y1=sin(x);
y2=0.6*sin(x);
y3=0.3*sin(x);
plot(x,y1,x,y2,'-o',x,y3,'-*')
legend('曲線1','曲線2','曲線3')
繪出圖形如下:
02468
-1
-0.5
0
0.5
1
曲 線1
曲線2
曲線3
6)用鼠標點選屏幕上的點:ginput函數
格式爲: [x, y, button]=ginput(n)
其中:n爲所選擇點的個數;x,y均爲向量,x爲所選n個點的橫座標;y爲所選n個 點的縱座標.
button爲n維向量,是所選n個點所對應的鼠標鍵的標號:
1------左鍵;
2------中鍵;
3------ 右鍵.
可用不同的鼠標鍵來選點,以區別所選的點.
此語句可以放在繪圖語句之後,它可在繪出的圖形上操作,選擇你所感興趣的 點,如峯值點,達到穩態值的點等,給出點的座標,可求出系統的性能指標.
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第四節 MATLAB下圖形對象的修改
MATLAB圖形對象是指圖形系統中最基本,最底層的單元,這些對象包括:
屏幕(Root),圖形窗口(Figures), 座標軸(Axes),控件(Uicontrol),菜單(Uimenu),線(Lines),塊(Patches),面(Surface),圖像 (Images),文本(Text)等等.
根據各對象的相互關係,可以構成如下所示的樹狀層次:
Root
Figures
Axes Uicontrol Uimenu Uicontextmenu (對象菜單)
Images Line Patch Surface Text
對各種圖形對象進行修改和控制,要使用MATLAB的圖形對象句柄(Handle).在MATLAB中, 每個圖形對象創立時,就被賦予了唯一的標識,這個標識就是該對象的句柄.
句柄的值可以是一個數,也可以是一個矢量.如每個計算機的根對 象只有一個,它的句柄總是0,圖形窗口的句柄總是正整數,它標識了圖形窗口的序號等.
利用句柄可以操縱一個已經存在的圖形對象 的屬性,特別是對指定圖形對象句柄的操作不會影響同時存在的其它圖形對象,這一點是非常重要的.
一.對圖形對象的修改可以用下面函數:
1)set函數:用於設置句柄所指的圖形對象的屬性.
Set函數的格式爲:
set(句柄, 屬性名1, 屬性值1, 屬性名2, 屬性值2, ……)
例:h=plot(x,y)
set(h, 'Color', [1,0,0])------將句柄所指曲線的顏色設爲紅色.
2)get函數:獲取指定句柄的圖形對象指定屬性的當前值.
格 式爲:get(句柄, '屬性名')
如: get(gca, 'Xcolor')------獲得X軸的當前顏色屬性值.
執行後可返 回X軸的當前顏色屬性值[0,0,0](黑色).
3)如果沒有設置句柄,則可以使用下列函數獲得:
gcf:獲得當前圖形窗 口的句柄;
gca:獲得當前座標軸對象的句柄;
gco:獲得當前對象的句柄.
如:
A.要對圖形窗口的底色進行修 改,可用:
set(gcf, 'Color', [1,1,1])------將圖形窗口底色設爲白色
B.要把當前X軸的顏色改爲綠 色,可用:
set(gca, 'Xcolor', [0,1,0])
40
C.還可對座標軸的顯示刻度進行定義:
t=-pi:pi/20:pi;
y=sin(t);
plot(t,y)
set(gca,'xtick',[-pi:pi/2:pi],'xticklabel',['-pi','-pi/2','0','pi/2','pi'])
-pi-pi/20pi/2pi
-1
-0.5
0
0.5
1
本例中用'xtick'屬性設置x軸 刻度的位置(從-pi~pi,間隔pi/2,共設置5個點),用'xticklabel'來指定刻度的值,由於通常習慣於用角度度量三角函數, 因此重新設置['-pi','-pi/2','0','pi/2','pi']5個刻度值.
二.一些常用的屬性如下:
1)Box屬 性:決定圖形座標軸是否爲方框形式,選項爲'on'(有方框),'off'(無方框);
2)'ColorOrder'屬性:設置多條曲 線的顏色順序,默認值爲:
[1 1 0;1 0 1;0 1 1;1 0 0;0 1 0;0 0 1]
黃色 粉色 天藍 紅色 綠色 蘭色
顏色向量還有:[1 1 1]------白色;[0 0 0]------黑色.
3)座標軸方向屬 性:'Xdir','Ydir','Zdir',其選項爲:
'normal'------正常
'reverse'------反向
4) 座標軸顏色和線型屬性:'Xcolor','Ycolor','Zcolor'------ 軸顏色,值爲顏色向量
'LineWidth'------ 軸的線寬,值爲數字
'Xgrid','Ygrid','Zgrid'------座標軸上是
否加網格,值爲'on'和'off'.
5)座標軸的標尺屬性:'Xtick','Ytick','Ztick'------ 標度的位置,值爲向量
'Xticklabel','Yticklabel','Zticklabel'------ 軸上標度的符號,它的值爲與標度位置向量同樣大
小(向量個數相同)的向量.
5)字體設置屬 性:'FontAngle'------ 設置字體角度,選項爲:

‘normal'------ 正常;
'italic'------ 斜體;
'oblique'------ 傾斜;
'FontName'------ 字體名稱;
'FontSize'------ 字號大小
'FontWeight'------ 字體的輕重,選項爲:'light',
'normal','bold'