功能:求取函数的Z变换。格式:F=ztrans(f)。 例:求单位阶跃函数f(t)=1(t)的Z变换。 解:>> n=sym(1); >> F=ztrans(n) F = z/(z-1)
(2)函数iztrans( )
功能:求取函数的Z反变换。格式:f=iztrans(F)。
z2例:求Z变换函数F(z)?的Z反变换。
(z?1)(z?0.5)解:>> syms z n;
>> F=z^2/((z-1)*(z-0.5)); >> f=iztrans(F) f =
2-(1/2)^n
2.5 图形表达功能
一、二维绘图
1、函数plot( )的调用格式 (1)plot(x,’s’)调用格式
此格式是缺省自变量绘图格式,功能如下:
①如果x为实向量,则绘制出以该向量元素下标为横坐标,元素值为纵坐标的曲线。 ②如果x为复数向量,则绘制出以该向量元素实部为横坐标,虚部为纵坐标的曲线。
③如果x为实矩阵,则按列分别绘制出以每列元素下标为横坐标,每列元素值为纵坐标的多条曲线,其曲线数等于x的列数。
④如果x为复数矩阵,则按列分别绘制出以每列元素实部为横坐标,虚部为纵坐标的多条曲线,其曲线数等于x的列数。
⑤s为选项(开关量)字符串,用于设置曲线颜色、线型、数据点型等。 (2)plot(x,y,’s’)调用格式
此格式是基本绘图格式,功能如下:
①如果x,y是相同维数向量,则绘制出以x为横坐标,以y为纵坐标的曲线。
②如果x是向量,y是矩阵,且y的行或列的维数与x的维数相同,则绘制出以x为横坐标的多条不同颜色的曲线,曲线数等于x的维数。
③如果x是矩阵,y是向量,情况与②类似,以y为横坐标。
④如果x,y是相同维数矩阵,则以x对应列元素为横坐标,以y对应列元素为纵坐标分别绘制曲线,曲线数等于矩阵的列数。
(3)plot(x1,y1,’s1’,x2,y2,’s2’,?)调用格式
此曲线是多条曲线绘图格式。其中,x1,y1,x2,y2,?为数组对,每一对(x,y)数组可绘制出一条曲线,且每一数组对的长度可以不同。
例:已知函数y(x)=sinxcosx,且x?[0,π],绘制y(x)曲线。 解:>> x=0:0.01*pi:pi; >> y=sin(x).*cos(x); >> plot(x,y)
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例:绘制多条不同色彩曲线的演示。 解:>> x=(0:pi/50:2*pi)'; >> k=0.4:0.1:1; >> Y=cos(x)*k; >> plot(Y)
2、多次重叠绘制曲线
为了在一张图中绘制多条曲线,即多次重叠绘制曲线,就必须使用“hold”命令。格式: hold on 使当前曲线与坐标轴具备不被刷新的功能
hold off 使当前曲线与坐标轴不再具备不被刷新的功能 hold 当前图形是否具备被刷新功能的双向切换开关
说明:当前曲线与坐标轴不被刷新是指,再次使用plot函数时,在此之前所绘制的曲线及相应坐标轴特性保持不变。
3、多窗口绘图
若需要在多个图形窗口绘制曲线,可使用“figure”命令。
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格式:figure(N) 创建绘图窗口,N为所创建窗口序号 例:已知函数y1(x)=sin2x,y2(x)=-15xsin2x,且x?[0,π],要求分别在两个图形窗口绘制y1(x)及 y2(x)曲线。 解:>> x=0:2*pi/90:2*pi; >> y1=sin(2*x); >> plot(x,y1,'r'); >> figure(2)
>> y2=exp(-15*x).*sin(2*x); >> plot(x,y2,'r')
4、图形窗口的分割
允许用户在同一个图形窗口里同时显示多幅独立的子图。使用函数subplot( )。格式: subplot(m,n,k) 使m×n幅子图中的第k幅成为当前图 subplot(mnk) subplot(m,n,k)的简化形式
subplot(‘position’,[left bottom width height]) 在指定位置上分割子图,并成为当前图
说明:①subplot(m,n,k)的含义是:将同一个图形窗口分割为m行×n列子窗口,k是子图的编号。 ②函数subplot( )产生的子图彼此之间独立,所有的绘图命令都可以在子图中使用。 ③使用函数subplot( )后,如果再想绘制图形窗口的单幅图,则应先使用clf命令。 ④k不能大于m与n之和。
例:在一个图形窗口中绘制函数y1=sinx,y2=sin(10x)及y12=y1y2的图形,给定x?[0,π]。 解:>> x=pi*(0:1000)/1000; >> y1=sin(x); >> y2=sin(10*x);
>> y12=sin(x).*sin(10*x);
>> subplot(2,2,1),plot(x,y1),axis([0,pi,-1,1]) %分割并绘制第一幅子图 >> subplot(2,2,2),plot(x,y2),axis([0,pi,-1,1]) %分割并绘制第二幅子图 >> subplot('position',[0.2,0.05,0.6,0.45]) %分割第三幅子图位置 >> plot(x,y12),axis([0,pi,-1,1]) %绘制第三幅子图
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二、图形注释
对图形进行注释,主要有三种方法:使用MATLAB图形标注函数,使用图形注释工具及使用图形窗口菜单“Insert”的注释命令。
1、使用MATLAB函数进行图形注释 函数名 title xlable ylable zlable 功能 为图形添加标题 为x轴添加标注 为y轴添加标注 为z轴添加标注 函数名 legend grid text gtext 功能 为图形添加图例 为图形坐标添加网格 在指定位置添加文本字符串 用鼠标在图形上放置文本 annontation 为图形创建特殊注释 colorbar 为图形添加颜色条 说明:①特殊注释包括:线型、箭头、文本箭头、文本框、矩形及椭圆。
②函数grid( ) 的调用格式如下:
grid on 添加坐标网络(on可以省略) grid off 去掉坐标网络
grid minor 添加更细化的坐标网络
例:为正弦函数y(x)=sinx,x?[-3π,3π]的图形添加标题、坐标轴标注及坐标网络。 解:>> x=linspace(-3*pi,3*pi,200); >> y=sin(x); >> plot(x,y)
>> title('正弦波')
>> xlabel('t'),ylabel('U') >> grid on >> grid minor
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2、使用属性编辑器为图形添加标题、坐标轴说明及坐标网络
属性编辑器是一种最常用的图形注释工具。打开属性编辑器之前,必须先激活图形编辑状态。 (1)激活图形编辑状态的方法
选择图形窗口菜单“Tools|Edit Plot”,或左键单击工具栏图标。 (2)打开图形编辑器的方法 ①左键双击图形窗口内区域;
②右键单击图形窗口内区域,选择“Properties”项; ③选择图形窗口菜单“View|Property Editor”。
(3)为图形添加标题、坐标轴说明及坐标网格 根据编辑器说明添加。 3、为图形添加图例 有以下三种方法:
(1)使用函数legend;(2)使用图形窗口工具栏图标;(3)选择图形窗口菜单“Insert|Legend”。 三、特殊坐标绘图 1、对数坐标绘图
常用来绘制对数频率特性曲线(即Bode图)。使用函数semilogx( )、semilogy( )和loglog( )完成。格式: semilogx(x,y) 以x轴为对数坐标,绘制(x,y)曲线(即半对数坐标) semilogy(x,y) 以y轴为对数坐标,绘制(x,y)曲线
loglog(x,y) 以x轴、y轴为对数坐标,绘制(x,y)曲线
说明:①上述函数实现的对数坐标,是指以10为底的对数坐标。 ②通常,坐标网格线函数grid( )与上述三个函数配合使用。 例:已知数组x=y=1:0.5:1000,使用函数绘制其曲线。 解:①使用函数semilogx( )绘制曲线 >> x=1:0.5:1000;y=1:0.5:1000; >> semilogx(x,y)
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