Progress-servis55.ru

Новости из мира ПК
2 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Matlab несколько графиков в одном окне

Matlab несколько графиков в одном окне

1. Построение двумерных графиков функций

В результате вычислений в системе MATLAB обычно получается большой массив данных, который трудно анализировать без наглядной визуализации. Поэтому система визуализации, встроенная в MATLAB, придаёт этому пакету особую практическую ценность.

Графические возможности системы MATLAB являются мощными и разнообразными. В первую очередь целесообразно изучить наиболее простые в использовании возможности. Их часто называют высокоуровневой графикой. Это название отражает тот приятный факт, что пользователю нет никакой необходимости вникать во все тонкие и глубоко спрятанные детали работы с графикой.

Например, нет ничего проще, чем построить график функции одной вещественной переменной. Следующие команды

x = 0 : 0.01 : 2;

y = sin( x );

вычисляют массив y значений функции sin для заданного набора аргументов.

После этого одной единственной командой

plot( x , y )

удаётся построить вполне качественно выглядящий график функции:

MATLAB показывает графические объекты в специальных графических окнах, имеющих в заголовке слово Figure (изображение, внешний вид, фигура).

При построении графиков функций сразу проявляется тот факт, что очень большую часть работы MATLAB берёт на себя. Мы в командной строке ввели лишь одну команду, а система сама создала графическое окно, построила оси координат, вычислила диапазоны изменения переменных x и y; проставила на осях метки и соответствующие им числовые значения, провела через опорные точки график функции некоторым, выбранным по умолчанию, цветом; в заголовке графического окна надписала номер графика в текущем сеансе работы.

Если мы, не убирая с экрана дисплея первое графическое окно, вводим и исполняем ещё один набор команд

x = 0 : 0.01 : 2;

z = cos( x );

plot( x , z )

то получаем новый график функции в том же самом графическом окне (при этом старые оси координат и график в нём пропадают — этого можно также добиться командой clf, а командой cla удаляют только график с приведением осей координат к их стандартным диапазонам от 0 до 1):

Если нужно второй график провести «поверх первого графика», то перед исполнением второй графической команды plot, нужно выполнить команду

hold on

которая предназначена для удержания текущего графического окна. В результате будет получено следующее изображение:

Читать еще:  Самоучитель по matlab

Того же самого можно добиться, потребовав от функции plot построить сразу несколько графиков в рамках одних и тех же осей координат:

x = 0 : 0.01 : 2;

y = sin( x ); z = cos( x );

plot( x , y , x , z )

У такого способа есть ещё одно (кроме экономии на команде hold on) преимущество, так как разные графики автоматически строятся разным цветом.

К недостаткам указанных способов построения нескольких графиков в пределах одних и тех же осей координат относится использование одного и того же диапазона изменения координат, что при несопоставимым значениях двух функций приведёт к плохому изображению графика одной из них.

Если всё же нужно одновременно визуализировать несколько графиков так, чтобы они не мешали друг другу, то это можно сделать двумя способами. Во-первых, можно построить их в разных графических окнах. Например, построив графики функций sin и cos в пределах одного графического окна (показано выше), вычисляем значения для функции exp:

w = exp( x );

После этого выполняем команды

figure; plot( x , w )

которые построят график функции exp в новом графическом окне, так как команда figure создаёт новое (добавочное) графическое окно, и все последующие за ней команды построения графиков выводят их в новое окно:

В результате в первом графическом окне (Figure No. 1) по вертикальной оси переменные изменяются в диапазоне от -0.5 до 1, а во втором графическом окне (Figure No. 2) — от 1 до 8.

Вторым решением рассматриваемой задачи показа сразу нескольких графиков без конфликта диапазонов осей координат является использование функции subplot. Эта функция позволяет разбить область вывода графической информации на несколько подобластей, в каждую из которых можно вывести графики различных функций.

Например, для ранее выполненных вычислений с функциями sin, cos и exp, строим графики первых двух функций в первой подобласти, а график третьей функции — во второй подобласти одного и того же графического окна:

subplot(1,2,1); plot(x,y,x,z)

subplot(1,2,2); plot(x,w)

в результате чего получаем графическое окно следующего вида:

Диапазоны изменения переменных на осях координат этих подобластей независимы друг от друга.

Читать еще:  Функция tf в matlab

Функция subplot принимает три числовых аргумента, первый из которых равен числу рядов подобластей, второе число равно числу колонок подобластей, а третье число — номеру подобласти (номер отсчитывается вдоль рядов с переходом на новый ряд по исчерпанию).

Если для одиночного графика диапазоны изменения переменных вдоль одной или обоих осей координат слишком велики, то можно воспользоваться функциями построения графиков в логарифмических масштабах. Для этого предназначены функции semilogx, semilogy и loglog. Подробную информацию по использованию этих функций всегда можно получитьпри помощи команды

help имя_функции

набираемой с клавиатуры и выполняемой в командном окне системы MATLAB.

Итак, уже рассмотренные примеры показывают, как подсистема высокоуровневой графики MATLABа легко справляется с различными случаями построения графиков, не требуя слишком большой работы от пользователя. Ещё одним таким примером является построение графиков в полярных координатах. Например, если нужно построить график функции r = sin( 3 f ) в полярных координатах, то следующие несколько команд

phi = 0 : 0.01 : 2*pi; r = sin( 3* phi );

Построение графиков с двумя независимыми осями в Matlab

Статья будет полезна тем, кто оформляет графики в среде Matlab.

При подготовке графиков для публикации статей в научных журналах и различного рода отчетов, я довольно часто сталкивался с необходимостью построения нескольких кривых, относящихся каждая к своей оси — чтобы не перегружать статью графиками и не выходить за их лимит. Но для этого в Matlab до версии R2014a была лишь команда plotyy(X1,Y1,X2,Y2), которая имеет ряд неприятных особенностей, из-за которых приходилось пользоваться другими программами и делать все вручную, что во-первых, усложняет этот процесс с точки зрения единой стилистики, во-вторых требует большого количества времени, а в-третьих не позволяет оперативно вносить изменения.

К таким неприятным особенностям я бы отнес:

1. Отсутствие аналога hold on («родной» hold on работает не совсем корректно с plotyy). Для того, чтобы добавить более, чем 2 кривые необходимо использовать вот такую конструкцию:

Из этой конструкции вытекает неприятная особенность №2:

2. Размерности массивов, заключенных в квадратные скобки должны совпадать, т.к. из них формируются матрицы элементов. На практике такое бывает очень не часто.

Читать еще:  Цели и объекты защиты информации

3. Оформление серьезно страдает оттого, что нельзя программными методами изменить цвета и типы всех линий подряд, можно форматировать только набор линий, относящихся к конкретной оси (hLine1 и hLine2) — во всяком случае, я не смог. При этом, я не говорю сейчас об изменении параметров руками, т.е. редактированием в окне «figure» — только непосредственно кодом в .m-файле.

Резюмируя вышесказанное: plotyy() не очень хорошо подходит для отображения нескольких наборов графиков для разных осей. Разве что для простеньких зависимостей типа этих:

То ли дело команда yyaxes, появившаяся в версии Matlab R2014a. Вот тут уж нам стало где развернуться.

Рассказать о прелестях данной команды я бы хотел на своем примере. Задача состоит в том, что мне необходимо построить на одном графике 3 профиля температур (решения, полученные прямым численным методом, моментным методом и экспериментальные значения), относящихся к правой оси, и 3 профиля давлений, относящихся к левой оси. А также добавить стрелки и подписи.

Команды yyaxis left и yyaxis right позволяют справиться с этой задачей на раз. В чем, собственно, суть. В рамках одной figure мы можем построить любое количество графиков, привязав их к одной из осей. В рамках каждой из команд прекрасно работает все то же самое, что и для обычных графиков.

Структура рисунка в таком случае будет выглядеть так:

Наполнив эту структуру необходимым, получаем в результате:

Еще одна дополнительная фишка в подготовке графиков к печати — это их простое и удобное сохранение в любом, поддерживаемом Matlab-ом, формате. Для этого необходимо лишь добавить следующие строки:

Начиная с версии R2014a Matlab стал подходящей программой для подготовки графиков к публикации статей в различных научных журналах. Важным плюсом является очень хорошая гибкость этого инструмента, позволяющая обрабатывать результаты и представлять их в удобоваримом и красивом виде, в том числе и для т.н. «пакетной» обработки.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector