Simulink建模与仿真（4）-Simulink使用基础（MATLAB的基本绘图功能）

yuanyou

分享一个系列，关于Simulink建模与仿真，尽量整理成体系

MATLAB作为高性能、交互式的科学计算工具，具有非常友好的图形界面，这使得MATLAB的应用非常广泛；同时MATLAB也提供了强大的绘图功能，这使得用户可以通过对MATLAB内置绘图函数的简单调用，便可迅速绘制出具有专业水平的图形。在利用Simulink进行动态系统仿真时，图形输出可以使设计者快速地对系统性能进行定性分析，故可大大缩短系统开发时间。

MATLAB的图形系统是面向对象的。图形的要素，如坐标轴、标签、观察点等都是独立的图形对象。一般情况下，用户不需直接操作图形对象，只需调用绘图函数就可以得到理想的图形。

1、基本的二维图形绘制命令

(1)plot(x，y)：输出以向量x为横坐标，以向量y为纵坐标且按照x，y元素的顺序有序绘制的图形。x与y必须具有相同长度

(2)plot(y)：输出以向量y元素序号m为横坐标，以向量y对应元素ym为纵坐标绘制的图形。

(3)plot(x1，y1，'str1'，x2，y2，'str2'，…)：用'str1'指定的方式，输出以x1为横坐标，y1为纵坐标的图形。用'str2'指定的方式，输出以x2为横坐标，y2为纵坐标的图形。若省略'str'，则MATLAB自动为每条曲线选择颜色与线型。'str'选项中的部分参数如表所示。



2、简单的三维图形绘制命令

(1)plot3（x，y，z）：用向量x、y和z的相应点(xi，yi，zi)进行有序绘制三维图形。向量x，y，z必须具有相同的长度。

(2)plot3(x1，y1，z1，'str1'，x2，y2，z2'str2'，…)：用'str1'指定的方式，对x1，y1和z1进行绘图；用'str2'指定的方式，对x2，y2和z2进行绘图；如果省略'str'，则MATLAB自动选择颜色与线型。

3、图形绘制举例

【例】用MATLAB绘制正弦函数在[0，2π]中的图形。

解：在MATLAB命令行下输入
x=0:0.1:2*pi;%pi为MATLAB中默认的圆周率y=sin(x);plot(x,y,'*');
其中x为自变量，这里使用冒号表达式设定其取值步长为0.1，取值范围为[0，2π]。用星号'*'输出图形，结果如图所示。



4、简单的图形控制命令

(1) clc：清除命令窗口。

(2) grid on：自动在各个坐标轴上加上虚线型的网格。

(3) hold on：保持当前的图形，允许在当前图形状态下绘制其它图形，即在同一图形窗口中绘制多幅图形。

(4) hold off：释放当前图形窗口，绘制的下一幅图形将作为当前图形，即覆盖原来图形。这是MATLAB的缺省状态。

(5) hold：在hold on与hold off之间进行切换。

5、简单的子图命令

(1) subplot(m,n,p)：将图形窗口分成m行n列的子窗口，序号为p的子窗口为当前窗口。子窗口的编号由上至下，由左至右。

(2) subplot：设置图形窗口为缺省模式，即subplot(1，1，1)单窗口模式。

【例】 绘出在三维空间中的一个随机曲线。

在MATLAB命令行下输入
x=cumsum(rand(1,1000)-0.5);y=cumsum(rand(1,1000)-0.4);z=cumsum(rand(1,1000)-0.3);plot3(x,y,z)grid;


【例】 在一个图形窗口的左侧子图中绘制函数y1(x)=x^3-2x-3，在右侧子图中绘制函数y2(x)=xsin(x)，其中x=[-3,3]。

在MATLAB命令行下输入：
x=-3:0.1:3;y1=x.^3-2*x-3;y2=x.*sin(x);subplot(1,2,1),plot(x,y1,'*'),gridsubplot(1,2,2),plot(x,y2,'-'),grid