MATLAB = MATrix LABoratory (MathWorks Inc.)
MATLAB JEST:
- programem przeznaczonym do wykonywania różnorodnych obliczeń numerycznych,
- uniwersalnym językiem programowania wysokiego poziomu, przeznaczonym do
wykonywania obliczeń naukowo-inżynierskich w takich dziedzinach jak:
automatyka, elektronika,
- interakcyjnym przyjaznym środowiskiem integrującym metody numeryczne z
zakresu: algebry liniowej, macierzy rzadkich, interpolacji, przekształceń Fouriera,
równań różniczkowych zwyczajnych, z prostym i efektywnym językiem
programowania.
W środowisku tym stawiane problemy i otrzymywane rozwiązania wyrażane są
w dobrze znanej notacji matematycznej.
MATLAB umożliwia testowanie algorytmów, modelowanie i symulację, analizę
i wizualizację danych, sygnałów oraz wyników obliczeń. Jest również używany do
tworzenia specjalistycznych bibliotek oprogramowania (toolbox ów).
MATLAB jest wykorzystywany nie tylko w zastosowaniach zwiÄ…zanych z
techniką, ale też w biologii, medycynie, ekonomii, meteorologii i innych dziedzinach.
Pakiet MATLAB składa się z kilku elementów:
- język MATLAB (interpreter)
- środowisko pracy w MATLABie
- biblioteka funkcji graficznych (obiektowo zorientowana wersje > 5.0)
- biblioteka funkcji matematycznych:
- podstawowe przekształcenia macierzy
(odwracanie, rozkłady macierzy, wartości własne itp.)
- obliczanie wartości funkcji elementarnych i specjalnych,
- całkowanie numeryczne,
- rozwiązywanie układów równań różniczkowych zwyczajnych,
- podstawowe obliczenia statystyczne
#
© Opracowanie : Piotr Ciskowski # Politechnika WrocÅ‚awska
2 Wprowadzenie do MATLABa
- biblioteki dodatkowe (toolbox y)
nabywane oddzielnie w zależności od potrzeb użytkownika,
ponad 20 wyspecjalizowanych pakietów oprogramowania:
- Signal Processing Toolbox - CPS,
- Identification Toolbox metody identyfikacji,
- Control Toolbox projektowanie układów sterowania,
- Optimization Toolbox metody optymalizacji,
- Neural Networks
- nakładki dodatkowe programy napisane w języku MATLAB,
ułatwiające realizacje obliczeń określonego typu,
np. SIMULINK interaktywny pakiet do modelowania i symulacji ciągłych i
dyskretnych modeli dynamicznych,
umożliwia tworzenie wielopoziomowych systemów (układów
sterowania) w postaci schematów blokowych metodą Drag & Drop,
i wygodnÄ… ich symulacjÄ™
- interfejs do komunikacji z językiem C++ lub Fortran.
ZALETY MATLABA:
- otwartość: - możliwość modyfikacji istniejących i dodawania własnych m-plików,
- dołączania do m-plików programów zewnętrznych napisanych np. w C++,
- wykonywania w środowisku C++ programów napisanych w MATLABie,
- konwersja m-funkcji MATLABa na kod C++ w celu przyspieszenia ich wykonywania,
MATLAB jest zoptymalizowany do operacji macierzowych,
inne sÄ… ok. 20× szybsze w C++
- eksport / import plików z / do MATLABa (np. z / do Excel a),
- różne platformy sprzętowe i systemowe.
#
© Opracowanie : Piotr Ciskowski # Politechnika WrocÅ‚awska
Wprowadzenie do MATLABa 3
Praca z MATLABem
- znak zachęty: >>
- zestaw programów ilustrujących zastosowanie MATLABA do rozwiązywania
wybranych problemów: demo
- inne polecenia pomocy: whatsnew info ver intro doc help
- określenie szybkości komputera: bench
MATLAB jest interpreterem języka. Praca w jego środowisku przypomina pracę
w DOSie polega na wydawaniu poleceń, które po zatwierdzeniu są wykonywane
przez interpreter.
Przykłady poleceń:
>> a=3.1415; - utworzenie zmiennej a o wartości 3.1415
(średnik = wynik nie zostanie wyświetlony na ekranie)
od tej chwili w przestrzeni roboczej dostępna jest zmienna a
o wartości (aktualnie) 3.1415
>> sin(a) - obliczenie sinusa z a
w tym przypadku wartość wyrażenia przypisywana jest do
standardowej zmiennej ans
>> atan(log10(ln(4*(3+2)))) - wyrażenie:
arctg log ln 4(3 + 2)
()
()
()
- błąd: ę! i poprawić: ln log
MACIERZE
Podstawowym typem danych w MATLABie jest tablica (macierz). Jej elementami
mogą być liczby rzeczywiste lub zespolone, znaki albo inne tablice. Pojedyncza
wartość liczbowa jest traktowana jako macierz 1×1. Wektor to macierz skÅ‚adajÄ…ca siÄ™
z jednego wiersza lub kolumny.
MATLAB dopuszcza dwa sposoby przechowywania macierzy w pamięci:
- macierze peÅ‚ne w pamiÄ™ci rezerwowane jest miejsce na caÅ‚Ä… macierz m×n
i pamiętane są wartości wszystkich elementów macierzy
#
© Opracowanie : Piotr Ciskowski # Politechnika WrocÅ‚awska
4 Wprowadzenie do MATLABa
- macierze rzadkie zapamiętywane są tylko wartości niezerowe oraz ich indeksy
- tablice znakowe, wielowymiarowe, blokowe, struktury
przykłady: >> A=[0 0 5; 1 0 3; 0 7 0]
>> Aspr=sparse(A)
Definiowanie macierzy:
- przez wyliczenie elementów:
- w nawiasach kwadratowych podaje siÄ™ elementy macierzy oddzielajÄ…c je spacjÄ…
i / lub przecinkiem, a wiersze oddzielając średnikiem, np.:
A=[2 2 2 1; 1 2 3 1]
- jeśli nie możemy w wierszu zmieścić wszystkich elementów wiersza macierzy,
możemy go zakończyć trzema lub > kropkami i kontynuować w next wierszu,
np. :B=[1 2 3 4 ...
5 6 7 8] jest równoznaczne z: B=[1 2 3 4 5 6 7 8]
pominięcie tych trzech kropek to jak wprowadzenie dwóch wierszy:
B=[1 2 3 4; 5 6 7 8]
- macierze zespolone na dwa sposoby: C=[1+5j 2+6j; 3+7j 4+8j]
C=[1 2; 3 4]+i*[5 6; 7 8]
- przez wygenerowanie elementów:
polecenie o postaci ogólnej: min:krok:max
generuje wektor wierszowy: [min,min+krok,min+2*krok,& ,max]
min:max
[min,min+1,min+2,& ,max]
przykład: D=[1:10;1:2:20]
- przez Å‚Ä…czenie mniejszych macierzy:
1 4 1 3 1 1 2 2 0 1 A B
îÅ‚Å‚Å‚ îÅ‚ Å‚Å‚ îÅ‚ Å‚Å‚ îÅ‚ Å‚Å‚
A =
przykład 1:
ïÅ‚2 0 1śł B = ïÅ‚4 1śł C = ïÅ‚2 4 7 1 0śł D = ïÅ‚ śł
C
ðÅ‚ûÅ‚ ðÅ‚ ûÅ‚ ðÅ‚ ûÅ‚ ðÅ‚ ûÅ‚
>> A=[1 4 1; 2 0 1]; B=[3 1; 4 1];
>> C=[1 2 2 0 1; 2 4 7 1 0];
>> D=[A B; C]
#
© Opracowanie : Piotr Ciskowski # Politechnika WrocÅ‚awska
Wprowadzenie do MATLABa 5
przykład 2: >> C=[1 2; 3 4]+j*[5 6; 7 8]
>> D=[C imag(C); C-i*[3 6; 5 8] real(C)]
- łączenie powyższych technik, np.: >> A=[1 2 3; 4 5 6];
>> B=[A,[1;2]; 1:4]
- wczytanie z pliku,
- użycie funkcji macierzowych:
- podstawowe macierze: eye(n) jednostkowa n×n
eye(m,n) lub eye([m n])
ones(n) wszystkie elementy 1
ones(m,n) lub ones([m n])
zeros(n) lub zeros(m,n) lub zeros([m n])
- liczby pseudolosowe: rand(n) lub rand(n,m) lub rand([n m])
- rozkład jednostajny <0,1>
randn(n) lub randn(n,m) lub rand([n m])
- rozkład normalny (śr.: 0 war.: 1)
- ciÄ…gi liczb: linspace(x1,x2) - wektor wierszowy 100 liczb
równomiernie rozmieszczonych między x1 a x2
linspace(x1,x2,N)- N liczb
np.: linspace(0,20,5) = [0 5 10 15 20]
logspace(x1,x2) - 50 liczb logarytmicznie równo rozmieszczonych
między 10x1 a 10x2
logspace(x1,x2,N) - np.: logspace(0,3,4) = [1 10 100 1000]
meshgrid(x,y) - wektory do wykresów
#
© Opracowanie : Piotr Ciskowski # Politechnika WrocÅ‚awska
6 Wprowadzenie do MATLABa
Dostęp do elementów macierzy:
- >> A=[1 2 3 4 5 6; 0 9 8 7 6 5; 1 1 0 0 2 2 ]
- >> A(2,4)
- A(i,:) - i-ty wiersz macierzy A
- A(:,j) - j-ta kolumna macierzy A
- A(:,j:k) - kolumny: j-ta, j+1-sza, & , k-ta kolumna macierzy A
w wyniku to będą odpowiednio 1, 2, k-j -ta kolumna
- A(:) - wszystkie elementy w kolumnie
- A(j:k) - j.w. od elementu nr j do k
przykłady: A(1:2,1:2)
A(2,1:6) = A(2,:)
A([1 3],:) wiersze 1 i 3
A(:,[1:3 5]) kolumny 1 do 3 oraz 5
A([1 3],1:2:5) macierz z elementów na przecięciu
wierszy 1 i 3 z kolumnami 1, 3 i 5
A(:2:-1:1) 2-ga potem 1-sza kolumna
A(:,2:1) wektor pusty
A(4:8)
A(end,:) ostatni wiersz macierzy A (MATLAB 5.x)
X=A; X(2,:)=[] usunięcie 2-go wiersza
Y=A; Y(1:2:8)=[] usunięcie sekwencji elementów
B=[.1 .2 .3 .4; .5 .6 .7 .8;.9 1 1.1 1.2]
A(:,[2 3])=B(:,3:4)
A(3,3)=A(1,1)+A(2,1)
Działania na macierzach:
+ - - dodawanie i odejmowanie macierzy i skalarów
* - mnożenie macierzy (liczba kolumn A = liczbie wierszy B) lub skalarów
Odpowiednie wymiary muszą się zgadzać, do macierzy dowolnego
wymiaru można dodawać / odejmować skalar, mnożyć prze skalar. W razie
niezgodności wymiarów pojawi się komunikat o błędzie.
/ - dzielenie prawostronne: B/A=B*inv(A) B/A=(A \B )
.* - mnożenie tablicowe (mnożenie odpowiadających sobie elementów)
#
© Opracowanie : Piotr Ciskowski # Politechnika WrocÅ‚awska
Wprowadzenie do MATLABa 7
./ - dzielenie tablicowe (prawostronne)
.\ - dzielenie tablicowe (lewostronne)
^ - potęgowanie macierzy - dla macierzy kwadratowych
- wykładnik całkowity > 1: Ab
.^ - potęgowanie tablicowe (podniesienie każdego elementu do danej potęgi)
- transpozycja macierzy
operator kropka: .* itp. powoduje zmianÄ™ operacji macierzowej na tablicowÄ…,
wykonuje danÄ… operacje na odpowiadajÄ…cych sobie elementach
Podobny efekt można uzyskać stosując pętlę for, wykonanie tej
operacji wymaga wtedy wielokrotnego odczytu każdego polecenia
wewnątrz pętli i jest znacznie wolniejsze od polecenia z kropką.
przykłady: A=[1 2;3 4]; B=[5 6;7 8]
A+B itd.
A=[1 2 3;4 5 6;7 8 9]; B=[1;2;3];
A*B
B*A
A=[9 8;19 49]; B=[3 4;1 2]
A.*B
A=[1 2;3 4]
A^3
A*A*A
A=[4 3;2 1]; B=[1 2;3 4]
A.^B
A
Funkcje macierzowe:
[n,m]=size(A) - rozmiar macierzy
rank(A) - rzÄ…d macierzy
diag(A) - macierz diagonalna,
lub diag(A,k) główna przekątna dla k=0; nad przekątną dla k>0
trace(A) - suma elementów diagonalnych
inv(A) - macierz odwrotna
det(A) - wyznacznik macierzy
#
© Opracowanie : Piotr Ciskowski # Politechnika WrocÅ‚awska
8 Wprowadzenie do MATLABa
lu(A) - rozkład na macierze trójkątne LU
norm(A) - normy wektora i macierzy
poly(A) - współczynniki wielomianu charakterystycznego
roots(A) - wyznacza pierwiastki wielomianu
sin(Z) cos(Z) tan(Z)
asin(Z) acos(Z) atan(Z)
sinh(Z) cosh(Z) tanh(Z)
asinh(Z) acosh(Z) atanh(Z)
Y=sqrt(Z) - macierz pierwiastków kwadratowych poszczególnych elementów macierzy Z
Y=exp(Z)
Y=pow2(Z)
Y=log(Z) - logarytm naturalny
Y=log2(Z)
Y=log10(Z)
abs(Z) - macierz modułów elementów macierzy Z
angle(Z) - i argumentów
real(Z) - części rzeczywistych
imag(Z) - i urojonych
conj(Z) - no i sprzężonych
ceil(Z) - zaokrągla elementy macierzy Z w górę
floor(Z) - i w dół
fix(Z) - zaokrągla dodatnie elementy w dół, ujemne w górę (czyli w kierunku zera)
(dla urojonych zaokrąglana część rzeczywista i urojona)
round(Z) - do najbliższej liczby całkowitej
sign(Z) - signum: -1 0 1 (dla zespolonych: Z./abs(Z))
rem(X,Y) - reszta z dzielenia odpowiadających sobie elementów X i Y
gcd(a,b) - naj> wspólny dzielnik liczb a i b
lcm(z,b) - naj< wspólna wielokrotność
kron(a,b) - iloczyn Kroneckera macierzy
#
© Opracowanie : Piotr Ciskowski # Politechnika WrocÅ‚awska
Wprowadzenie do MATLABa 9
Formaty liczb:
format short 5 cyfr reprezentacja stałoprzecinkowa
format long 15 cyfr reprezentacja stałoprzecinkowa
format short e 5 cyfr reprezentacja zmiennoprzecinkowa
format long e 15 cyfr reprezentacja zmiennoprzecinkowa
format short g 5 cyfr najlepsza reprezentacja stało-
lub zmiennoprzecinkowa
format long g 15 cyfr j.w.
format rat postać ułamkowa
(przybliża liczby ułamkami małych liczb całkowitych)
format compact pomija puste linie przy wyświetlaniu
format loose nie pomija
format + wypisuje symbol + dla dodatnich, - dla ujemnych
format bank format walutowy pełna część całkowita, dwa po przecinku
format hex format szesnastkowy
clear nazwa_funkcji usuwa z przestrzeni roboczej
clear functions
clear all
save zapisuje binarnie wszystkie zmienne w pliku matlab.mat
save nazwa_pliku
save nazwa_pliku nazwy_zmiennych
save nazwa_pliku nazwy_zmiennych ascii double -tabs
#
© Opracowanie : Piotr Ciskowski # Politechnika WrocÅ‚awska
10 Wprowadzenie do MATLABa
Przykłady
1. Rozwiązać układ równań liniowych: 2x1 + 5x2 = 7
3x1 x2 = 2
4x1 + 6x2 = 10
>> A=[2 5;3 1; 4 6]
>> b=[7; 2; 10]
>> [x]=A\b
2. Rozwiązać układ równań liniowych: 3x1 + 2x2 + x3 = 5
2x1 + 3x2 + x3 = 1
2x1 + x2 +3x3 = 11
>> ...
>> [x]=A\b
>> [x]=inv(A)*b
7
0.9631.5 - 361
3. Obliczyć wyrażenie: w =
2.651.6
>> w=(0.963^1.5-361^(1/7))/(2.65^1.6)
3 4
4. Obliczyć wyrażenie:
w = ln 1.03 + 0.98 - 1
()
>> w=log((1.03^(1/3)+(0.98)^(1/4)-1))
Ä„
5. Obliczyć wyrażenie: w = cos + sin21 + arctg2 0.3
3
>> w=cos(pi/3)+sin(pi*21/180)+(atan(0.3))^2
#
© Opracowanie : Piotr Ciskowski # Politechnika WrocÅ‚awska
Wprowadzenie do MATLABa 11
Grafika
MATLAB oferuje użytkownikowi całą gamę funkcji pozwalających szybko i
przy małym nakładzie pracy przedstawić praktycznie dowolne dane matematyczne.
" wykresy jednej zmiennej
Podstawową funkcją służącą do rysowania takich wykresów jest plot.
Działanie jej sprowadza się do łączenia odcinkami punktów o podanych
współrzędnych, za jej pomocą można wykreślić praktycznie dowolną krzywą.
Zapewnia ona automatyczne skalowanie obu osi.
Kolor linii wybierany jest automatycznie.
Wywołanie tej funkcji powoduje otwarcie okna graficznego, w którym
narysowany zostanie wykres. Funkcja plot może przyjmować różną ilość
argumentów.
plot(y)
plot(x,y)
plot(x,y, typ linii )
plot(x1,y1, typ linii 1 ,x2,y2, typ linii 2 ,& )
przykład: y=[-3 2 2 2 0 7 9 2]; plot(y)
x=-pi:0.1:pi; z=sin(x); plot(x,z)
Rodzaje linii: help plot
Inne funkcje rysujÄ…ce wykresy 2D: loglog skale log
semilogx skala log na x
semilogy skala log na y
bar, barh słupkowy (pion,poziom)
bar3,bar3h słupkowy 3D
hist histogram
stairs schodkowy
rose histogram kołowy
polar kołowy
errorbar wykres błędów
area wypełnia pole wykresu
stem wykres dyskretny
Parametry tych funkcji sÄ… identyczne jak plot
#
© Opracowanie : Piotr Ciskowski # Politechnika WrocÅ‚awska
12 Wprowadzenie do MATLABa
przykłady: x=-pi:0.1:pi; polar([x;x] ,[sin(3.*x);cos(3.*x)] , )
%piłka na schodach
x=1:0.005:10;
r=rem(x,floor(x));
y1=5-floor(x);
y2=y1+abs(sin(8*pi*r)).*exp(-5*r);
comet(x,y2);
%próba przyblizenia kosinusa funkcją kwadratową
% wykres błędu 20%
x=-pi/2:0.1:pi/2;
y1=cos(x); % funkcja
y2=1-x.^2; % przybliżenie
ee=0.2*y1; % dopuszczalny błąd
errorbar(x,y1,ee); % wykres funkcji i błędu
hold on % zablokowanie wymazywania
axis(axis) % zamrożenie skal wykresu
plot(x,y2, ); % wykres przybliżenia
hold off
hist(rand(1,1000))
hist(rand(1,1000),50)
hist(randn(1,1000))
hist(randn(1,1000),50)
hist(randn(1,5000),100)
hist(randn(1,1000),[0.1 0.4 0.8 0.9 0.95 0.99])
Funkcja hist wywołana z jednym argumentem wektorem, dzieli przedział
wyznaczony przez największy i najmniejszy element tego wektora na 10
podprzedziałów, zalicza elementy należące do każdego z tych przedziałów i rysuje
histogram.
Drugi argument, jeśli jest skalarem, to określa liczbę podprzedziałów, jeśli jest
wektorem, to jego elementy wyznaczają granice podprzedziałów.
" wykresy funkcji
Do szybkiego, wygodnego i precyzyjnego rysowania zależności funkcyjnych
została stworzona funkcja fplot.
fplot(f,granice)
fplot(f,granice,n)
fplot(f,granice,n,kÄ…t)
fplot(f,granice,n,kąt,podprzedziały)
[x,y]=fplot(...)
Funkcja rysuje wykres funkcji o nazwie określonej przez parametr f. Punkty,
w których należy obliczyć wartość rysowanej funkcji są dobierane automatycznie
#
© Opracowanie : Piotr Ciskowski # Politechnika WrocÅ‚awska
Wprowadzenie do MATLABa 13
tak, aby wykres był dokładny, uwzględniał dynamikę zmian wartości funkcji, ale
by nie wymagał nadmiernej ilości obliczeń.
Parametry:
f łańcuch znaków zawierający nazwę funkcji lub wyrażenie
granice dwuelementowy wektor opisujący granice przedziału, w jakim rysować
opcjonalne:
n minimalna liczba punktów wykresu (domyślnie: 25)
kąt kąt w stopniach, miedzy sąsiednimi odcinkami wykresu powyżej
jakiego zwiększana jest liczba punktów próbkowania (10)
podprzedziały maksymalna liczba punktów próbkowania, jaką można dodać
w gwałtownie zmieniających się miejscach wykresu
przykłady: w pliku fff.m: function y=fff(x)
y=sin(3*pi*atan(x));
[xx,yy]=fplot( fff ,[-10 10]);
x=-10:0.5:10; y=fff(x);
subplot(2,1,1)
plot(x,y)
title( plot )
subplot(2,1,2)
plot(xx,yy)
title( fplot )
fplot( sin(x*x)/x ,[0 4*pi])
fplot( sin(x*x)/x ,[0 20*pi])
x1=[1.5 2.13 2.6 3.09 3.6 4.15 4.52 4.78 ...
5.2 5.59 6.77 7.74 8.55 9.13 10.58]
ym1=[80 100 120 140 160 180 190 200 212 220 ...
240 252 260 264 276]
ym2=239.984*atan(0.222*x1);
plot(x1,ym1, o ,x1,ym2, g )
axis([0,11.2,0,286])
ylabel( napiecie [V] )
xlabel( pradmagnesowania [A] )
title( Aproxymacja charakterystyki
biegu jalowego silnika )
opis1= o punkty pomiarowe ;
opis2= ---- us=239.984*arctg(0.222*im) ;
text(3,60,opis1)
text(3,40,opis2)
#
© Opracowanie : Piotr Ciskowski # Politechnika WrocÅ‚awska
14 Wprowadzenie do MATLABa
" funkcje opisujÄ…ce wykresy funkcji
xlabel(tekst)
ylabel(tekst)
title(tekst)
text(x,y,tekst)
grid grid on grid off
" zarzÄ…dzanie wieloma rysunkami
MATLAB pozwala posługiwać się kilkoma oknami graficznymi
jednocześnie. Pierwsze powstaje automatycznie po wywołaniu dowolnej funkcji
graficznej. Następne okna można tworzyć wywołując funkcje figure.
Jedno z okien jest zawsze oknem aktywnym (domyślnym), wywołanie
dowolnej funkcji graficznej będzie wpływało na zawartość tego właśnie okna.
Oknem aktywnym jest zwykle to, które zostało utworzone ostatnie. Aby zmienić
okno aktywne należy wywołać funkcję figure podając jako parametr numer
okna, które ma się stać aktywne. Nr okna pojawia się w jego nazwie, a ta w
pasku tytułowym. Okno graficzne można zamknąć funkcją close (bez
parametrów zamyka okno aktywne, z nrem lub wektorem nrów okien do
zamknięcia).
Czasem wygodnie jest umieścić kilka wykresów obok siebie w jednym
oknie. MATLAB pozwala umieścić w jednym rysunku (oknie) więcej niż jeden
układ współrzędnych. Posługiwanie się wieloma układami współrzędnych
umożliwia funkcja subplot.
subplot(m,n,p) m liczba wykresów, które mają się zmieścić w pionie
n liczba wykresów, które mają się zmieścić w poziomie
p nr wykresu, który ma być narysowany najbliższym plotem
wykresy sÄ… numerowane od lewej do prawej,
wiersze od góry do dołu
przykład: %wzmocnienie i przesunięcie fazy układu RC
% R=2k C=220nF
f=2.*logspace(1,4); R=1e3; C=220e-9;
out=1./(f.*i*R*C+1);
subplot(2,1,1);
plot(f,abs(out));
subplot(2,1,2);
plot(f,imag(out));
#
© Opracowanie : Piotr Ciskowski # Politechnika WrocÅ‚awska
Wprowadzenie do MATLABa 15
hold hold on hold off
Zwykle wywołanie funkcji plot powoduje usunięcie
poprzedniego rysunku, co nie pozwala narysować
nowego na tle starego. Zapobiega temu hold on.
" skalowanie rysunków
Funkcja plot automatycznie ustala skalÄ™, w jakiej rysowany jest wykres.
Skalę wykresu można zmienić używając funkcji axis.
axis([xmin xmax ymin ymax])
axis( auto )
axis( manual ) - wyłącza auto i zamraża osie
axis( ij ) - układ współrzednych macierzowy (l-g)
axis( xy ) - układ kartezjański
axis( equal ) - okrÄ…g jest okrÄ…g, a nie elipsa
axis( square ) - tyle samo jednostek na obu osiach
axis( off )
axis( on )
" wykresy 3D
[X,Y]=meshgrid(x,y)
[X,Y]=meshgrid(x) = meshgrid(x,x)
[X,Y,Z]=meshgrid(x,y,z)
Funkcja meshgrid tworzy macierze opisujące położenie węzłów
prostokÄ…tnej siatki.
przykład: wartości funkcji f(x,y) = sin(x)exp(-x2-y2)
obliczamy na siatce: (-Ä„+0.2k,-Ä„+0.2l)
za pomocÄ… konstrukcji: [X,Y]=meshgrid(-pi:0.2:pi,-pi:0.2:pi)
Z=sin(X).*sin(Y).*exp(-X.^2-Y.^2)
mesh(x,y,z)
mesh(x,y,z,c)
mesh(z)
mesh(z,c)
Funkcjamesh rysuje powierzchniÄ™ opisanÄ… przez macierze x,y,z w postaci
kolorowej siatki o oczkach wypełnionych kolorem tła. Elementy macierzy c
określają kolory obwódek poszczególnych oczek.
przykład: close all % usunięcie starych rysunków
[x,y]=meshgrid((-1:.1:2)*pi,(-1:.2:3)*pi);
z=sin(x).*cos(y)+4*exp(-(x-0.5).^2-(y-0.5).^2);
mesh(x,y,z)
colormap(flipud(gray)) % zmiana kolorów na szare
#
© Opracowanie : Piotr Ciskowski # Politechnika WrocÅ‚awska
16 Wprowadzenie do MATLABa
meshc
Jakmesh tyle, że dodaje kontur pod wykresem (wykres poziomicowy).
meshz
Jakmesh tyle, że dodaje zasłony pod wykresem.
surf(x,y,z)
surf(x,y,z,c)
surf(z)
surf(z,c)
Funkcjasurf rysuje różnokolorową powierzchnię opisaną przez macierze
x,y,z. Elementy macierzy c określają kolory wypełnienia oczek.
przykład: close all % usunięcie starych rysunków
[x,y]=meshgrid(-25:0.7:25,-25:0.7:25);
r=sqrt(x.^2+y.^2); % promienie odległości od (0,0)
a=atan(x./y); % kąty odchylenia punktów
% od dodatniej półosi x
d=max(max(a))-min(min(a)); % usuń uskoki kąta
z=cos(r-a*2*pi/d)*0.1;
surf(x,y,z)
axis([-25 25 25 25 0.2 0.5])
colormap(gray)
surfc
Jaksurf z konturem.
przykład: % wir wodny
close all % usunięcie starych rysunków
[x,y]=meshgrid(-10:0.7:10,-10:0.7:10);
r=sqrt(x.^2+y.^2); % promienie odległości od (0,0)
a=atan(x./y); % kąty odchylenia punktów
% od dodatniej półosi x
d=max(max(a))-min(min(a)); % usuń uskoki kąta
z=cos(r-a*2*pi/d)*0.1+0.02*r;
surfc(x,y,z)
axis([-10 10 10 10 0.2 0.5])
colormap(gray)
surfl(x,y,z) surfl(z)
surfl(x,y,z,s) surfl(z,s)
surfl(x,y,z,s,k)
Jaksurf z uwzględnieniem odbić światła. Wektor s określa kierunek, z
którego pada światło (we współrzędnych kartezjańskich wektor 3elementowy
lub biegunowych 2elementowy), wektor k parametry światła padającego i
odbijajÄ…cego siÄ™.
przykład: surfl(x,y,z)
colormap(gray)
#
© Opracowanie : Piotr Ciskowski # Politechnika WrocÅ‚awska
Wprowadzenie do MATLABa 17
waterfall(x,y,z) waterfall(z)
waterfall(x,y,z,c) waterfall(z,c)
przykład: [x,y]=meshgrid(-4:0.2:4,-4:0.2:4);
z=sin(x).*cos(y);
waterfall(x,y,z)
view(az,el) azymut i elewacja
view([az,el])
view(x,y,z) we współrzędnych kartezjańskich
view(2) jak przy rysunku 2D: az=0, el=90
view(3) standard 3D: az=-37.5, el=30
Zmienia kierunek, z jakiego oglądany jest aktywny układ współrzędnych.
przykład: [x,y]=meshgrid(-3.5:.35:3.5);
z=exp(-(x+.5).^2-(y+.5).^2)-exp(-(x-.5).^2-(y-.5).^2);
subplot(2,2,1)
surf(x,y,z)
title( normalny widok 3D )
subplot(2,2,2)
surf(x,y,z)
view(2)
title( normalny widok 2D )
subplot(2,2,3)
surf(x,y,z)
view([10 40])
title( az=10 el=40 )
subplot(2,2,4)
surf(x,y,z)
view([10 10 10])
title( x=10 y=10 z=10 )
shading flat
shading interp
shading faceted
Zmienia sposób wypełniania kolorem, czyli sposób kolorowania wykresów
powierzchni.
przykład: % wir wodny
close all % usunięcie starych rysunków
[x,y]=meshgrid(-10:0.7:10,-10:0.7:10);
r=sqrt(x.^2+y.^2); % promienie odległości od (0,0)
a=atan(x./y); % kąty odchylenia punktów
% od dodatniej półosi x
d=max(max(a))-min(min(a)); % usuń uskoki kąta
z=cos(r-a*2*pi/d)*0.1+0.02*r;
surfc(x,y,z)
axis([-10 10 10 10 0.2 0.5])
colormap(gray)
shading interp
#
© Opracowanie : Piotr Ciskowski # Politechnika WrocÅ‚awska
18 Wprowadzenie do MATLABa
plot3(x,y,z)
Trójwymiarowy odpowiednik funkcji plot.
contour(z)
contour(z,n) n liczba poziomic
contour(z,v) v wektor wysokości kolejnych poziomic
contour(x,y,z)
contour(x,y,z,n)
contour(x,y,z,v)
Rysuje wykres poziomicowy elementów macierzy traktując ich wartości
jako wysokość nad płaszczyzną odniesienia.
przykład: [x,y]=meshgrid(-3:0.3:3);
z=exp(-(x-1).^2-y.^2)+exp(-(x+1).^2-y.^2);
contour(x,y,z)
" inne funkcje graficzne:
drawnow
Funkcja drawnow powoduje uaktualnienie rysunków. Standardowo
rysunki są uaktualniane w następujących przypadkach:
- powrót do znaku zachęty okna poleceń,
- wykonanie polecenia pause,
- wywołanie funkcji getframe.
whitebg whitebg(f)
whitebg(f,c)
whitebg(c)
Funkcjawhitebg zmienia tło aktywnego rysunku na białe i modyfikuje
odpowiednio własności tak, aby rysunek wyglądał dobrze.
Podając kolumnowy wektor identyfikatorów rysunków f można zmienić tło
kilku rysunków jednocześnie.
Parametr c służy do ustalenia innego koloru niż biały. Może on mieć postać
trójelementowego wektora wierszowego opisującego kolor w standardzie RGB
lub ciągu znaków zawierającego pełną nazwę lub pierwszą literę nazwy koloru
tak jak w przypadku funkcji plot.
graymon
Funkcja graymon zmienia rysunki tak, aby były czytelne na monitorze czarno-
białym.
przykład: x=0:pi/15:6*pi;
subplot(2,1,1)
wykres1=plot(x,cos(2.*x)./sqrt(x+1));
title( Wykres pierwszy )
subplot(2,1,2)
wykres2=plot(x,cos(2.*x)./sqrt(x+1), : ,x,sin(x.*2));
axis([-1,30,-1.5,1.5])
text(20,1, Dwie funkcje na jednym )
ylabel( ymin=-1.5 ymax=1.5 )
xlabel( xmin=-1 xmax=30 )
#
© Opracowanie : Piotr Ciskowski # Politechnika WrocÅ‚awska
Wyszukiwarka
Podobne podstrony:
Komp przetw danych Wprowadzenie do MATLABa 2Wprowadzenie do Matlaba Mirosław KwiesielewiczWprowadzenie do Matlaba w przykładachWprowadzenie do baz danychwprowadzenie do baz danychZarz¦ůdzanie systemami BHP, upowaznienie do przetwarzania danych osobowychdocZestaw 1 Wprowadzenie do relacyjnych baz danychS Wprowadzenie do środowiska matlabBD Wykˆad 1 Wprowadzenie do baz danychwięcej podobnych podstron