MATLAB编程与作图

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。

Matlab绘图强大的绘图功能是Matlab的特点之一，Matlab提供了一系列的绘图函数，用户不需要过多的考虑绘图的细节，只需要给出一些基本参数就能得到所需图形，这类函数称为高层绘图函数。

此外，Matlab还提供了直接对图形句柄进行操作的低层绘图操作。

这类操作将图形的每个图形元素（如坐标轴、曲线、文字等）看做一个独立的对象，系统给每个对象分配一个句柄，可以通过句柄对该图形元素进行操作，而不影响其他部分。

本章介绍绘制二维和三维图形的高层绘图函数以及其他图形控制函数的使用方法，在此基础上，再介绍可以操作和控制各种图形对象的低层绘图操作。

一．二维绘图二维图形是将平面坐标上的数据点连接起来的平面图形。

可以采用不同的坐标系，如直角坐标、对数坐标、极坐标等。

二维图形的绘制是其他绘图操作的基础。

一．绘制二维曲线的基本函数在Matlab中，最基本而且应用最为广泛的绘图函数为plot，利用它可以在二维平面上绘制出不同的曲线。

1．plot函数的基本用法plot函数用于绘制二维平面上的线性坐标曲线图，要提供一组x坐标和对应的y坐标，可以绘制分别以x和y为横、纵坐标的二维曲线。

plot函数的应用格式plot(x,y) 其中x,y为长度相同的向量，存储x坐标和y坐标。

例51 在[0 , 2pi]区间，绘制曲线程序如下：在命令窗口中输入以下命令>> x=0:pi/100:2*pi;>> y=2*exp(-0.5*x).*sin(2*pi*x);>> plot(x,y)程序执行后，打开一个图形窗口，在其中绘制出如下曲线注意：指数函数和正弦函数之间要用点乘运算，因为二者是向量。

例52 绘制曲线这是以参数形式给出的曲线方程，只要给定参数向量，再分别求出x,y向量即可输出曲线：>> t=-pi:pi/100:pi;>> x=t.*cos(3*t);>> y=t.*sin(t).*sin(t);>> plot(x,y)程序执行后，打开一个图形窗口，在其中绘制出如下曲线以上提到plot函数的自变量x,y为长度相同的向量，这是最常见、最基本的用法。

MATLAB画图——基础篇MATLAB画图——基础篇在MATLAB使⽤的过程中，学会画图是⼀项必要的技能。

在这⾥，我总结了部分简单的画图函数，同时附上代码（本⽂中的程序为了⽅便给出的数据都很简单，⼤家可以⾃⼰去尝试其他数据）。

这对刚刚开始接触MATLAB的⼩⽩来说，我认为还是很有帮助的。

⽂章⽬录⼀、plot（）函数1.⼆维图形（1）绘图选项线型颜⾊标记符号-实线b蓝⾊.点s⽅块：虚线g绿⾊o圆圈d菱形.-点划线r红⾊x叉v朝下三⾓符号-双划线c青⾊+加号^朝上三⾓符号m品红*星号<朝左三⾓符号y黄⾊>朝右三⾓符号p五⾓星k⿊⾊h六⾓星w⽩⾊（2）图形的辅助标注和窗⼝的分割title（图形说明）xlabel（x轴说明）ylabel（y轴说明）text（x，y图形说明）——在x，y轴处添加⽂字说明legend（图例⼀，图例⼆，…）subplot（m，n，p）——将绘图区域分割成m*n个⼦区域，并按照⾏从左⾄ 右，从上⾄下依次编号。

p表⽰第p个绘图⼦区域。

注意：如果是要两个图画到同⼀个坐标⾥⾯，则在两个plot函数之间添加⼀⾏hold on（3）格式plot（x）——缺省⾃变量绘图格式plot（x，y）——基本格式。

以y（x）的函数关系作图。

如果y是n*m的矩 阵，则x为⾃变量，作出m条曲线。

plot（x1，y1，x2，y2，…，xn，yn）——多条曲线绘图格式plot（x1，y1，选项1，x2，y2，选项2，…，xn，yn，选项n）——含选项的绘图格式x1=[1 2 3 4 5 6 7 8 9];x2=[2 4 6 8 10 12 14 16 18];y1=[1 4 9 16 25 36 49 64 81];y2=[18 16 14 12 10 8 6 4 2];subplot(4,1,1);plot(x1);title('例⼀');xlabel('⾃变量');ylabel('因变量');subplot(4,1,2);plot(x1,y1);title('例⼆');xlabel('⾃变量');ylabel('因变量');subplot(4,1,3);plot(x1,y1,x2,y2);title('例三');xlabel('⾃变量');ylabel('因变量');subplot(4,1,4);plot(x1,y1,'m+',x2,y2,'c*');title('例四');xlabel('⾃变量');ylabel('因变量');2.三维图形（1）格式plot3（x1，y1，z1，‘选项⼀’，x2，y2，z1，‘选项⼆’，…）x，y，z是长度相同的向量：⼀条曲线x，y，z是维度相同的矩阵：多条曲线（2）⽹格矩阵⽣成函数：meshgrid[X,Y]=meshgrid(x,y)x，y是给定的向量，X,Y是⽹格划分后得到的⽹格矩阵注意，这个函数⽤来⽣成⽹格矩阵，不是直接⽤来画图的，配合mesh使⽤。

详尽全⾯的matlab绘图教程Matlab绘图强⼤的绘图功能是Matlab的特点之⼀，Matlab提供了⼀系列的绘图函数，⽤户不需要过多的考虑绘图的细节，只需要给出⼀些基本参数就能得到所需图形，这类函数称为⾼层绘图函数。

此外，Matlab还提供了直接对图形句柄进⾏操作的低层绘图操作。

这类操作将图形的每个图形元素（如坐标轴、曲线、⽂字等）看做⼀个独⽴的对象，系统给每个对象分配⼀个句柄，可以通过句柄对该图形元素进⾏操作，⽽不影响其他部分。

本章介绍绘制⼆维和三维图形的⾼层绘图函数以及其他图形控制函数的使⽤⽅法，在此基础上，再介绍可以操作和控制各种图形对象的低层绘图操作。

⼀．⼆维绘图⼆维图形是将平⾯坐标上的数据点连接起来的平⾯图形。

可以采⽤不同的坐标系，如直⾓坐标、对数坐标、极坐标等。

⼆维图形的绘制是其他绘图操作的基础。

⼀．绘制⼆维曲线的基本函数在Matlab中，最基本⽽且应⽤最为⼴泛的绘图函数为plot，利⽤它可以在⼆维平⾯上绘制出不同的曲线。

1． plot函数的基本⽤法plot函数⽤于绘制⼆维平⾯上的线性坐标曲线图，要提供⼀组x坐标和对应的y坐标，可以绘制分别以x和y为横、纵坐标的⼆维曲线。

plot函数的应⽤格式plot(x,y) 其中x,y为长度相同的向量，存储x坐标和y坐标。

例51 在[0 , 2pi]区间，绘制曲线程序如下：在命令窗⼝中输⼊以下命令>> x=0:pi/100:2*pi;>> y=2*exp(-0.5*x).*sin(2*pi*x);>> plot(x,y)程序执⾏后，打开⼀个图形窗⼝，在其中绘制出如下曲线注意：指数函数和正弦函数之间要⽤点乘运算，因为⼆者是向量。

例52 绘制曲线这是以参数形式给出的曲线⽅程，只要给定参数向量，再分别求出x,y向量即可输出曲线：>> t=-pi:pi/100:pi;>> x=t.*cos(3*t);>> y=t.*sin(t).*sin(t);>> plot(x,y)程序执⾏后，打开⼀个图形窗⼝，在其中绘制出如下曲线以上提到plot函数的⾃变量x,y为长度相同的向量，这是最常见、最基本的⽤法。

实验作业2 MATLAB作图1、用plot,fplot 绘制函数y=cos(tan( x))的图形。

解：代码如下:x=linspace(-0.5,0.5,30);y=cos(tan(pi*x));plot(x,y)结果：fplot('[cos(tan(pi*x))]',[-0.5,0.5])结果：注意事项： fplot('[cos(tan(pi*x))]',[-0.5,0.5])不能写成fplot('[cos(tan(pi*x))]',（-0.5,0.5）)否则是错误程序。

2. 用ezplot绘制函数exy-sin(x+y)=0 在[-3, 3]上的图形。

解：代码如下：ezplot('exp(x*y)-sin(x+y)=0',[-3,3])3.用matlab以动画的方式绘制出摆线x=a(t-sint) y=a(1-cost) （a自己赋值）的渐屈线clear;clc;close;a=1;syms tx=a*(t-sin(t));y=a*(1-cos(t));ezplot(x,y,[0,2*pi]),grid on ;hold on;dy=diff(y)/diff(x);dyy=diff(dy)/diff(x);xx=x-(1+dy^2)*dy/dyy;%渐屈线的坐标yy=y+(1+dy^2)/dyy;M=50;t=0;xxx=subs(xx);yyy=subs(yy);H1=plot(xxx,yyy,'r');hold on;grid on ;axis([0,7,-2.5,2.5]);x1=subs(x);y1=subs(y);H2=plot([x1,xxx],[y1,yyy],'k--');H3=plot(x1,y1,'ko');H4=plot(xxx,yyy,'ro');tt=linspace(0,2*pi,M);for i=1:Mpause(0.2);t=tt(1:i);xxx=subs(xx);yyy=subs(yy);x1=subs(x);y1=subs(y);set(H1,'xdata',xxx,'ydata',yyy);set(H2,'xdata',[x1(i),xxx(i)],'ydata',[y1(i),yyy(i)]);set(H3,'xdata',x1(i),'ydata',y1(i));set(H4,'xdata',xxx(i),'ydata',yyy(i));end绘制函数⎩⎨⎧-=-=)cos 1()sin (t a y t t a x 在]2,0[π∈t 上的图形。