MATLAB的数值计算功能Word文件下载.docx

1、pi） %长度为101的时间采样列向量 y1=sin（t）*1,-1; %包络线函数值，是（101x2）的矩阵 y2=sin（t）.*sin（9*t）; %长度为101的调制波列向量 y3=sin（t3）.*sin（9*t3）;plot（t,y1,r:,t,y2,b,t3,y3,bo） % axis（0,pi,-1,1） %控制轴的范围 图7.2.1-2【例】用复数矩阵形式画利萨如（Lissajous）图形。（在模拟信号时代，Lissajous图形常用来测量信号的频率。t=linspace（0,2*pi,80） % X=cos（t）,cos（2*t）,cos（3*t）+i*sin（t）*1,

2、1, 1; %（80x3）的复数矩阵plot（X） % axis square %使坐标轴长度相同 0.05）;ts=max（tt）; %subplot（1,2,1）,plot（t,y,r-LineWidth,3）,grid on %axis（0,6*pi,0.6,max（y） %y=1exp（-alpha*t）*cos（omega*t） %text（11,1.25,alpha=0.3）;text（11,1.15,omega=0.7hold on;plot（ts,0.95,10）;hold off %text（ts+1.5,0.95,ts= num2str（ts）xlabel（t -）,yla

3、bel（y -） %subplot（1,2,2）,plot（t,y,3） %axis（-inf,6*pi,0.6,inf） %set（gca,Xtick,2*pi,4*pi,6*pi,Ytick,0.95,1,1.05,max（y） %grid on %it y = 1 - e -alphatcosomegat） %text（13.5,1.2,fontsize12alpha=0.3） %text（13.5,1.1,fontsize12omega=0.71617cell_string1=fontsize12uparrow18cell_string2=fontsize16 fontname隶书镇定

4、时间 %cell_string3=fontsize6 %cell_string4=fontsize14rmt_s = num2str（ts）;21text（ts,0.85,cell_string） %fontsize14 bft rightarrow23ylabel（fontsize14 bfy rightarrow24图 7.2.3.2-1 二阶阶跃响应图用MATLAB4.x和5.x版标识时的差别hold on【例】利用hold绘制离散信号通过零阶保持器后产生的波形。t=2*pi*（0:20）/20;y=cos（t）.*exp（-0.4*t）;stem（t,y,gstairs（t,y,rho

5、ld off 图7.2.5.1-1 离散信号的重构双纵坐标图plotyy【例】画出函数和积分在区间上的曲线。dx=0.1;x=0:dx:4;y=x.*sin（x）;s=cumtrapz（y）*dx; %梯形法求累计积分plotyy（x,y,x,s）,text（0.5,0,fontsize14ity=xsinxsint=fontsize16int_fontsize80 xtext（2.5,3.5,fontsize14its=,sint,fontsize14itxsinxdx） 图 7.2.5.2-1 函数和积分【例】受热压力容器的期望温度是120度，期望压力是0.25Mpa。在同一张图上画出它们

6、的阶跃响应曲线。S1=tf（1 1,1 3 2 1）; %温度的传递函数对象模型。S2=tf（1,1 1 1）; %压力的传递函数对象模型。Y1,T1=step（S1）; %计算阶跃响应Y2,T2=step（S2）;plotyy（T1,120*Y1,T2,0.25*Y2,stairsplot图7.2.5.2-2 双纵坐标图演示subplot【*例7.2.5.3-1】演示subplot指令对图形窗的分割。t=（pi*（0:1000）/1000）y1=sin（t）;y2=sin（10*t）;y12=sin（t）.*sin（10*t）;subplot（2,2,1）,plot（t,y1）;axis（0

7、,pi,-1,1）subplot（2,2,2）,plot（t,y2）;subplot（position,0.2,0.05,0.6,0.45） %plot（t,y12,b-,t,y1,-y1,axis（0,pi,-1,1） 图 7.2.5.3-1 多子图的布置7.1 三维绘图的基本操作7.1.1 三维线图指令plot3【*例7.3.1-1】简单例题。0.02:2）*pi;x=sin（t）;y=cos（t）;z=cos（2*t）;plot3（x,y,z,x,y,z,bd）,view（-82,58）,box on,legend（链宝石图 7.3.1-1 宝石项链7.1.1.1 网线图、曲面图基本指令

8、格式【*例7.3.2.2-1】用曲面图表现函数clf,x=-4:y=x;X,Y=meshgrid（x,y）; %生成 x-y 坐标“格点”矩阵Z=X.2+Y.2; %计算格点上的函数值surf（X,Y,Z）;hold on,colormap（hot）stem3（X,Y,Z,） %用来表现在格点上计算函数值图 7.3.2.2-1 曲面图和格点7.1.2 透视、镂空和裁切7.1.2.1 图形的透视【*例7.3.3.1-1】透视演示X0,Y0,Z0=sphere（30）; %产生单位球面的三维坐标X=2*X0;Y=2*Y0;Z=2*Z0; %产生半径为2的球面的三维坐标clf,surf（X0,Y0,

9、Z0）; %画单位球面shading interp %采用插补明暗处理hold on,mesh（X,Y,Z）,colormap（hot）,hold off %采用hot色图hidden off %产生透视效果axis equal,axis off %不显示坐标轴 图7.3.3.1-1 剔透玲珑球7.1.2.2 图形的镂空【*例7.3.3.2-1】演示：如何利用“非数”NaN，对图形进行剪切处理。t=linspace（0,2*pi,100）; r=1-exp（-t/2）.*cos（4*t）; %旋转母线X,Y,Z=cylinder（r,60）; %产生旋转柱面数据ii=find（X0&Y6|ab

10、s（Y）6）; %确定超出-6,6范围的格点下标ZZ（ii）=zeros（size（ii）; %强制为0surf（X,Y,ZZ）,shading interp;colormap（copper）,0,-15,1）;lighting phongmaterial（0.8,0.8,0.5,10,0.5） 图7.3.3.3-1 经裁切处理后的图形7.2 特殊图形和高维可视化7.2.1 特殊图形指令例示7.2.1.1 面域图area【*例7.4.1.1-1】面域图指令area 。该指令的特点是：在图上绘制多条曲线时，每条曲线（除第一条外）都是把“前”条曲线作基线，再取值绘制而成。因此，该指令所画的图形，能

11、醒目地反映各因素对最终结果的贡献份额。（1）area的第一输入宗量是单调变化的自变量。第二输入宗量是“各因素”的函数值矩阵，且每个“因素”的数据取列向量形式排放。第三输入宗量是绘图的基准线值，只能取标量。当基准值为0（即以x轴为基准线）时，第三输入宗量可以缺省。（2）本例第条指令书写格式x , Y ， 强调沿列方向画各条曲线的事实。x=-2:2 %注意：自变量要单调变化Y=3,5,2,4,1;3,4,5,2,1;5,4,3,2,5 %各因素的相对贡献份额Cum_Sum=cumsum（Y） %各曲线在图上的绝对坐标area（x,Y,0） %因素A因素B因素C）,grid on,colormap（

12、spring） x = -2 -1 0 1 2Y = 3 5 2 4 1 3 4 5 2 1 5 4 3 2 5Cum_Sum = 6 9 7 6 2 11 13 10 8 7图 7.4.1.1-1 面域图表现各分量的贡献7.2.1.2 各种直方图bar, barh, bar3, bar3h【*例7.4.1.2-1】二维直方图有两种图型：垂直直方图和水平直方图。而每种图型又有两种表现模式：累计式：分组式。本例选其两种加以表现。2; %注意：5,4,3,2,5; %各因素的相对贡献份额subplot（1,2,1）,bar（xstacked） %“累计式”直方图Sigma y）,colormap（

13、cool）%控制直方图的用色subplot（1,2,2）,barh（xgrouped） %“分组式”水平直方图图 7.4.1.2-1 二维直方图【*例7.4.1.2-2】用三维直方图表现上例数据。 %注意：subplot（1,2,1）,bar3（x,1） %“队列式”直方图因素ABC）,zlabel（colormap（summer） %控制直方图的用色subplot（1,2,2）,bar3h（x） %“分组式”水平直方图图 7.4.1.2-2 三维直方图7.2.1.3 饼图pie, pie3【*例7.4.1.3-1】饼图指令pie , pie3 用来表示各元素占总和的百分数。该指令第二输入宗量

14、为与第一宗量同长的0-1向量，1使对应扇块突出。a=1,1.6,1.2,0.8,2.1;subplot（1,2,1）,pie（a,1 0 1 0 0）,legend（45）subplot（1,2,2）,pie3（a,a=min（a）,colormap（cool） 图 7.4.1.3-1 饼形统计图7.2.1.4 填色图fill,fill3【*例7.4.1.4-1】读者试验本例时，注意三点：MATLAB画任意多边形的一种方法；保证绘图数据首尾重合，使勾画多边形封闭；使用图柄对图形的属性进行精细设置。n=10; %多边形的边数dt=2*pi/n;dt:2*pit=t,t（1）; %fill指令要求

15、数据向量的首位重合，使图形封闭。fill（x,y,caxis off %画填色多边形，隐去坐标轴。ht=text（0,0,fontname隶书fontsize32十边形%文字注释，且得图柄。set（ht,ColorkHorizontalAlignmentCenter） %依靠图柄设置属性。图 7.4.1.4-1 由fiil产生的填色多边形【例7.4.1.4-2】三维填色指令fill3 演示。（1）X,Y,Z的相应列元素构成一个三维封闭多边形。本例有4列，因此有4个多边形。图7.4.1.4-2中的“1，2，3，4”号三角形分别由X,Y,Z的第1，2，3，4列生成。（2）为使多边形封闭，每列的首尾

16、元素应该重合。若不重合，则将默认把最后一点与第一点相连，强行使多边形封闭。（3）该指令的第4输入宗量可取定色单字符（如 , 等），也可取与X同维的数值矩阵。（4）所填色彩受C和色图的双重响应。（5）本例图中三角形的编号是通过“图形窗”编辑而生成的。X=0.5 0.5 0.5 0.5;0.5 0.5 0.5 0.5;0 1 1 0;Y=0.5 0.5 0.5 0.5;0 0 1 1;Z=1 1 1 1;0 0 0 0;0 0 0 0;C=1 0 0 1;0 1 0 1;0 0 1 0;fill3（X,Y,Z,C）,view（-10 55）,colormap cool）,box on;grid o

17、n 图 7.4.1.4-2 三维填色7.2.1.5 射线图compass和羽毛图feather【*例7.4.1.5-1】 compass和feather指令的区别。t=-pi/2:pi/12:pi/2; %在区间，每取一点。r=ones（size（t）; %单位半径x,y=pol2cart（t,r）; %极坐标转化为直角坐标subplot（1,2,1）,compass（x,y）,title（Compasssubplot（1,2,2）,feather（x,y）,title（Feather图 7.4.1.5-1 compass和feather指令的区别7.2.1.6 Voronoi图和三角剖分【*

18、例7.4.1.6-1】用Voronoi多边形勾画每个点的最近邻范围。Voronoi多边形在计算几何、模式识别中有重要应用。从本例图7.4.1.6-1中，可以看到，三角形顶点所在多边形的三条公共边是剖分三角形边的垂直平分线。rand（state,111） n=30;A=rand（n,1）-0.5;B=rand（n,1）-0.5; %产生30个随机点T=delaunay（A,B）; %求相邻三点组T=T T（:,1）; %为使三点剖分三角形封闭而采取的措施voronoi（A,B） %画Voronoi图axis squarefill（A（T（10,:）,B（T（10,:）, %画一个剖分三角形vor

19、onoi（A,B） %重画Voronoi图，避免线被覆盖。图 7.4.1.6-1 Voronoi多边形和Delaubay三角剖分7.2.1.7 彩带图ribbon【*例7.4.1.7-1】用彩带绘图指令ribbon ，绘制归化二阶系统在不同值时的阶跃响应，如图7.4.1.7-1所示。对于本例程序，有以下几点值得注意：（1）程序中使用了Control Toolbox中的两个指令tf 和step 。这tf 是一个（MATLAB5.x版起用的）“对象”。（2）本例构作的S是一个单输入8输出系统，作用于该S的step指令也将在一次调用中产生8个子系统的阶跃响应。（3）在下段程序运行后，有兴趣的读者可显示S ，以观察系统是如何描写的。（4）本例为了得到较好的表现效果，采用了视角、明暗、色图、光照控制。（5）为使程序有一定通用性，图例采用元胞数组生成。（6）本例产生的图7.4.1.7-1中，除“”外，所有标识都是由下段指令产生的。（7）“”中的斜向箭头无