matlab控制系统仿真绘图

相信很多同学，特别是硕士和博士同学在写期刊论文或学位论文时需要使用matlab/simulink仿真，而且需要将波形导出来写入论文。

本文将介绍一种导出波形的方法，不一定是最快捷的，但是一定能够达到清晰的效果。

1.建立仿真模型：建立好仿真模型后，放置“示波器（scope）”（你想看的波形），双击“示波器”，看到类似下图对话框，上方有工具栏，第一个是“打印”，第二个是“参数”，单击参数按钮，弹出下图中间“参数”对话框，“参数”对话框的第二个选项卡下去掉“限制至结束的数据点数”前的复选框，勾选“保存到工作空间（Save data to workspace）”，并对要保存的数据命名（图中为“ULoad”）数据的格式（format）下拉列表就选择默认的（Structure with time），就是含有时间的结构体。

有些老师在授课的时候说选择Array（即只有数据的数组），想想matlab也是大公司，默认肯定是有道理的。

2.仿真：本文不讲。

3.查看：仿真完成后，会在工作空间（workspace）出现下图所示结构体变量ULoad，双击该结构体变量，会出现右侧Variable Editor窗口，可以清楚地看到ULoad内部有些什么变量，可以继续双击其中的元素，可以查看所有内容。

该步骤可省略，只是查看功能。

4.画图：这是关键的一步，请用simplot函数，而不是plot函数，而simplot函数对应的变量形式就是“Structure with time”，也就是说matlab公司希望用户直接用这个函数。

例如：simplot(ULoad);出现下图所示与示波器一模一样的图形。

单击工具栏“属性”按钮，如图中红色圆圈中所示。

5.属性编辑：这一步也很重要，单击属性按钮后，如下图所示属性面板好像啥也没有，不捉急，你想修改什么就单击什么，比如背景肯定不希望是黑色的吧，单击背景，或者坐标轴（因为背景和坐标是属于坐标轴的），如下图所示左下方红色框内改变背景填充色和网各色，也可以去掉网格，左上方为添加标题，中间为xy坐标范围和标签，后面都有个Ticks按钮，还有more properties按钮，点开看看呗。

自动化专业综合设计报告设计题目：利用MATLAB编程实现动态画图功能所在实验室：自动化系统仿真实验室指导教师：学生姓名班级计082-2 班学号200825502210撰写时间：2012-3-1 成绩评定：一．设计目的a)进一步熟悉Matlab的界面及基本操作；b)了解并掌握Matlab中一些函数的作用与使用；c)学会如何利用Matlab实现绘图功能，并可使坐标系动态设置。

二．设计要求外部输入数据动态设置坐标系，然后绘制图形，并举例演示。

三．设计内容Matlab用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括MATLAB和Simulink两大部分。

我设计的题目是利用matlab的GUI编程实现动态的画图功能。

GUI运行时主界面如下：在文本输入框中分别输入x、y、z的值，其中y的值可以是包含x的表达式，z的值可以是包含x和y的表达式。

当y和z的值均为0时，绘制x的曲线；当z的值为0时，绘制二维图形；当z的值不为0时，可以绘制三维图形和三维曲面图。

设计步骤如下：1：打开matlab软件2：建立一个GUI文件，保存到work中3：添加控件主界面，包含的控件有：EditText，StaticText，Axes，PushButton。

其中EditText用于xyz值的输入，StaticText用于显示提示，Axes用于显示绘制的图形，PushButton作为绘图按钮。

4：编写程序程序的编写主要分为两个部分，一个是数据的采集，一个是绘图。

数据采集部分用到的函数主要是str2num、eval函数，具体程序如下: X值输入：function editX_Callback(hObject, eventdata, handles)clchandles.x=str2num(get(hObject,'string'))handles.xhandles=gcboguidata(hObject, handles);Y值输入：function edit2_Callback(hObject, eventdata, handles)clcx=handles.x;handles.y=eval(get(hObject,'string'))handles.yhandles=gcboguidata(hObject, handles);Z值输入：function edit3_Callback(hObject, eventdata, handles)clcx=handles.x;y=handles.y;handles.z=eval(get(hObject,'string'));if handles.z==0set(handles.pushbutton1,'Visible','on');set(handles.pushbutton4,'Visible','off');set(handles.pushbutton5,'Visible','off');elseset(handles.pushbutton1,'Visible','off');set(handles.pushbutton4,'Visible','on');set(handles.pushbutton5,'Visible','on');endhandles.zhandles=gcboguidata(hObject, handles);handles.zhandles=gcboguidata(hObject, handles);绘图部分用到的函数主要有axis（），plot（），plot3（），具体程序如下：绘制二维图形：clcx=handles.x;y=handles.y;handles.x=str2num(get(handles.xhandles,'string'))handles.y=eval(get(handles.yhandles,'string'))handles.z=eval(get(handles.zhandles,'string'));xmin=min(handles.x)-min(handles.x)/10;xmax=max(handles.x)+min(handles.x)/10;ymin=min(handles.y)-min(handles.y)/10;ymax=max(handles.y)+min(handles.y)/10;if y==0q=plot(handles.x)elsev=[xmin xmax ymin ymax]; axis(v);q=plot(handles.x,handles.y);endxlabel('X Öá');ylabel('YÖá');绘制三维图形：function pushbutton4_Callback(hObject, eventdata, handles) clcx=handles.x;y=handles.y;handles.y=eval(get(handles.yhandles,'string'))handles.z=eval(get(handles.zhandles,'string'));xmin=min(handles.x)-min(handles.x)/10;xmax=max(handles.x)+min(handles.x)/10;ymin=min(handles.y)-min(handles.y)/10;ymax=max(handles.y)+min(handles.y)/10;zmin=min(handles.z)-min(handles.z)/10;zmax=max(handles.z)+min(handles.z)/10;v=[xmin xmax ymin ymax zmin zmax];axis(v);q=plot3(handles.x,handles.y,handles.z);绘制三维曲面图：function pushbutton5_Callback(hObject, eventdata, handles) clcx=handles.xy=handles.yhandles.x=eval(get(handles.editX,'string'));handles.y=eval(get(handles.yhandles,'string'))xmin=min(handles.x)-min(handles.x)/10;xmax=max(handles.x)+min(handles.x)/10;ymin=min(handles.y)-min(handles.y)/10;ymax=max(handles.y)+min(handles.y)/10;zmin=min(handles.z)-min(handles.z)/10;zmax=max(handles.z)+min(handles.z)/10;v=[xmin xmax ymin ymax zmin zmax];axis(v);x1=ones(size(handles.y))*handles.x;y1=handles.y*ones(size(handles.x));r=sqrt(x1.^2+ y1.^2)+eps;z=sin(r)./rq=mesh(z);四．设计实验结果及分析当x=-10:0.01:100，y=sin(x)，z=0时，得到的图形如下：当x=-10:0.01:10，y=sin(x)，z=sin(x)+cos(y)时，得到的图形如下(三维图形)：当x=-10:0.1:10，y=x’，z=1时，得到的图形如下（三维曲面图）：五.设计感受我之前对于matlab编程的认识只是局限于M文件编程以及命令窗口编程。

1-11-21-31-4 Work22-12-1-〔1〕2-22-32-3-(1)2-42-4-(1)2-52-6和2-7 Work33-13-1-〔1〕Work 44-14-24-2-〔2〕Work55-1-〔1〕5-1-25-1-〔3〕5-2简述MATLAB命令窗的主要作用.〔1〕命令窗口(mand Window)位于MATLAB 操作桌面的右方，用于输入命令并显示除图形以外的所有执行结果，是MATLAB 的主要交互窗口。

〔2〕Matlab既可以运行命令也可以执行程序，在命令窗口中可以运行单独的命令也可以调用程序，相当方便，而编辑调试窗口和图像窗口都是程序运行结果展示窗口，可以很直观的对程序运行过程中出现的矩阵或者是变量等等进展监视。

〔3〕在MATLAB 命令窗口中可以看到有一个“>>〞，该符号为命令提示符，表示MATLAB 正在处于准备状态。

在命令提示符后输入命令并按回车键后，MATLAB 就会解释执行所输入的命令，并在命令后面给出计算结果。

5-3简述MATLAB绘制二维图形的一般步骤MATLAB绘制图形一般采取以下7个步骤：（1）准备数据（2）设置当前绘图区（3）绘制图形（4）设置图形中曲线和标记点格式（5）设置坐标轴和网格线（6）标注图形（7）保存和导出图形5-4启动Simulink的方式有几种.1.启动Simulink启动Simulink通常有三种方式：1)直接从Matlab指令窗口选取菜单File|New|Modal命令，Matlab将会翻开Simulink 库浏览器和名为untitled的模型窗口。

2)在Matlab命令窗口中键人Simulink命令，Matlab将会翻开Simulink库浏览器。

3)点击Matlab命令窗口工具条的图标，启动Simulink库浏览器。

由启动Simulink的三种方式，要新建一个模型文件，至少可以采用两种方式：1)直接从Matlab指令窗口选取菜单File|New|Modal命令。

Simulink仿真绘图总结：建议使用方法4，方法1，2不宜使用。

1.运行仿真模型，用Scope观察结果，用ALT+PrintScreen抓取图形，Ctrl+V粘贴到Word。

2.使用Scope打印功能，在Word中插入图形来自文件。

3.在Scope中参数设置如下：
在MATLAB命令窗口输入：plot(x(:,1),x(:,2:4))；%%%%此处有三个输出。

（此处按原文输入，会报错“??? Index exceeds matrix dimensions.”，后改为plot(x(:,2))，成功！——hw注）在figure/Edit菜单下选择Copy Options…，在打开得对话框中设置如下：
然后在figure/Edit菜单下选择Copy Figure，Ctrl+V粘贴到Word。

这时还可再用绘图命令修改完善，如下：
4.用out模块替代Scope模块，仿真结束后用绘图命令：plot(tout,yout); 在figure/Edit菜单下选择Copy Figure，Ctrl+V粘贴到Word。

5.使用plot(tout,yout); saveas(gcf,'myfigure','emf');在Word中插入图片来自文件myfigure.emf。

控制系统仿真[教学目的]掌握数字仿真基本原理控制系统的数学模型建立掌握控制系统分析[教学内容]一、控制系统的数学模型sys=tf(num,den) %多项式模型，num为分子多项式的系数向量，den为分母多项式的系%数向量，函数tf（）创建一个TF模型对象。

sys=zpk(z,p,k) %z为系统的零点向量，p为系统的极点向量，k为增益值，函数zpk（）创建一个ZPK模型对象。

（一）控制系统的参数模型1、TF模型传递函数num=[b m b m-1 b m-2…b1 b0]den=[a m a m-1 a m-2…a1 a0]sys=tf(num,den)【例1】系统的传递函数为。

>>num=[0 1 12 44 48];>>den=[1 16 86 176 105];>>sys=tf(num,den);>>sysTransfer function:s^3 + 12 s^2 + 44 s + 48-------------------------------------s^4 + 16 s^3 + 86 s^2 + 176 s + 105>>get(sys)>>set(sys)>>set(sys,'num',[2 1 2])>> sysTransfer function:2 s^2 + s + 2-------------------------------------s^4 + 16 s^3 + 86 s^2 + 176 s + 105【例2】系统的传递函数为。

>>num=conv([20],[1 1]);>>numnum =20 20>>den=conv([1 0 0],conv([1 2],[1 6 10]));>>sys=tf(num,den)Transfer function:20 s + 20-------------------------------s^5 + 8 s^4 + 22 s^3 + 20 s^2【例3】系统的开环传递函数为，写出单位负反馈时闭环传递函数的TF模型。