本節書摘來自異步社群《matlab/simulink系統仿真超級學習手冊》一書中的第2章，第2.6節，作者：matlab技術聯盟 , 石良臣著，更多章節内容可以通路雲栖社群“異步社群”公衆号檢視
matlab/simulink系統仿真超級學習手冊
matlab除了強大的數值分析功能外，還具有友善的繪圖功能。利用matlab豐富的二維、三維圖形函數和多種修飾方法，隻要指定繪圖方式并提供繪圖資料，就可以繪制出理想的圖形。由于matlab的圖形系統是建立在諸如線、面等圖形對象的集合基礎之上，是以使用者可以對任何一個圖形元素進行單獨的修改，而不影響圖形的其他部分。
2.6.1 二維圖形的繪制
1．基本繪圖命名
matlab中最常用的繪圖函數為plot()，它是用于繪制二維曲線的，根據函數輸入參數不同，常用的幾種調用格式如表2-12所示。其中，’option’用來設定曲線屬性的選項，其内容主要包括諸如顔色、線型、标記類型等曲線屬性。’option’選項并不是必需項，若缺少該項，matlab将按系統預設格式統一安排各條曲線的屬性值。
matlab提供了三種’option’選項以供修改：line style線類型，marker symbol标記符号，color顔色。表2-13列出了’option’選項的屬性。
【例2-20】用三種不同的線型、标記符号和顔色分别繪制三條不同相位的正弦曲線。
（1）建立腳本檔案ep2_20.m，輸入下面的繪圖指令，并儲存；
（2）在matlab指令視窗中調用檔案ep2_20，出現如圖2-18所示的繪圖結果。
注意：
（1）用來繪制圖形的資料必須已經存儲在工作空間中，也就是說在執行plot()指令之前，目前工作空間裡必須有可用來繪制圖形的資料；
（2）對應的x軸和y軸的資料長度必須相同；
（3）如果省略選項’option’，系統将按預設的格式繪制曲線；
（4）’option’中的屬性可以多個連用，如選項’--b’表示繪制藍色的虛線；
（5）執行figure指令時，繪圖結果将出現在一個新的視窗中。如圖2-18所示，figure 1顯示的是例2-20繪制的結果，如一般的視窗，它有自己的菜單欄和工具欄；
（6）如果讀者對已繪制的圖形不滿意，提出更具體的要求，如坐标軸範圍，繪制網格等，在matlab指令視窗中輸入下面的指令，figure 1中的圖形會有如圖2-19所示的變化。
2．圖形修飾
有時讀者會對圖形的繪制進行一些修飾，matlab提供了多種圖形函數，用于圖形的修飾。常用的圖形修飾函數名稱及其功能說明如表2-14所示。
【例2-21】對例2-20的圖形進行修飾，實作以下要求：
（1）将圖形的x軸大小範圍限定在[0, 2π]之間，y軸的大小範圍限定在[-1,1]之間；
（2）x、y軸分别标注為“弧度值”、“函數值”；
（3）圖形标題标注為“三個不同相位的正弦曲線”；
（4）添加圖例标注，标注字元分别為y1，y2，y3；
（5）給三條曲線分别添加屬性'-.r*'，'--mo'，':bs'；
（6）在三條曲線上分别标注文本y1=sin(t)，y2=sin (t - {raise0.5exhbox{$\scriptstyle \pi $}kern-0.1em/kern-0.15emlower0.25exhbox{$\scriptstyle 2$}})，y3= sin (t - pi )；
（7）給圖形添加網格。
在文本檔案ep2_20.m的基礎上，添加如下指令，并另存為ep2_21.m。
在matlab指令視窗運作ep2_21.m，運作結果如圖2-20所示。
标注文本。如圖2-20所示，腳本檔案ep2_20.m在執行第一個gtext指令時，需要在圖形視窗figure 1中确定該文本的位置。
figure 1上可以看到一個跟随滑鼠移動的十字形指針，将滑鼠拖動到對應曲線附近，然後單擊滑鼠，字元串y1=sin(t)即可添加到此處。
同理，在執行第二個、第三個gtext指令時，仍需要進行類似的操作，依次将字元串y2=sin (t - {raise0.5exhbox{$\scriptstyle \pi $}kern-0.1em/kern-0.15emlower0.25exhbox{$\scriptstyle 2$}})和y3= sin (t - pi )添加到圖形中，如圖2-21所示。
3．特殊二維曲線繪制
除了标準的二維曲線繪制之外，matlab還提供了多種具有特殊意義的圖形繪制函數，其常用調用格式如表2-15所示。其中，參數x和y分别表示x軸、y軸繪圖資料。
這些特殊圖形繪制函數适用于不同的場合，具有不同的意義。
【例2-22】已知，分别用表2-15中的六種繪圖方式顯示x和y的關系。
編寫腳本檔案，輸入下面的語句，儲存為ep2_22.m。
在matlab指令視窗中運作腳本檔案ep2_22.m，程式運作結果如圖2-22所示。
4．圖形視窗控制
matlab提供了一系列專門的圖形視窗控制函數，通過這些函數，可以建立或者關閉圖形視窗，可以同時打開幾個視窗，也可以在一個視窗内繪制若幹子圖。這些函數及其功能說明如表2-16所示。
（1）第一個繪圖指令（如plot）運作後，将自動建立一個名為figure 1的圖形視窗。這個視窗将被當作目前視窗，接下來的所有繪圖指令（包括繪圖修飾和再一次的plot等指令）均在該圖形視窗中執行，後續繪圖指令會覆寫原圖形或者疊加在原圖形上。
（2）使用subplot指令時，各個繪圖區域以“從左到右、先上後下”的原則來編号。matlab允許每個繪圖區域以不同的坐标系單獨繪制圖形。
【例2-23】取三個不同的t，t1=0:π/20:π，t2=π/2:π/20:3π/2，t3=π:π/20:2π，在同一坐标系下繪制y1=sin(t1)， y2=sin (t - {raise0.5exhbox{$\scriptstyle \pi $}kern-0.1em/kern-0.15emlower0.25exhbox{$\scriptstyle 2$}}) ，y3=sin(t3-π)，其他修飾效果要求與例2-22相同。
編寫腳本檔案，輸入下面的語句，儲存為ep2_23.m。
在matlab指令視窗中運作腳本檔案ep2_23.m，程式運作結果如圖2-23所示。
注意：腳本檔案ep2_23中，繪制三條曲線的指令與腳本檔案ep2_21的不同之處在于使用了配對的hold on和hold off，然後分别使用了三次plot函數。這與直接使用plot繪制三條曲線效果一緻，隻需這樣寫即可plot(t1,y1,t2,y2,t3,y3,’option’)。如果去掉hold on會得到如圖2-24的結果，隻顯示最後一個plot繪制的結果，也就是y3。
【例2-24】将例2-22中的六幅圖在同一視窗中顯示。
編寫腳本檔案，輸入下面的語句，儲存為ep2_24.m。
在matlab指令視窗中運作腳本檔案ep2_24.m，程式運作結果如圖2-25所示。
2.6.2 三維圖形的繪制
除了常用的二維圖形外，matlab還提供了三維資料的繪制函數，可以在三維空間繪制曲線或曲面。
1．三維曲線的繪制
三維曲線的繪制與二維曲線的繪制方法基本一緻。常用的調用格式如下：
其中，x、y、z所給出的資料分别為x、y、z坐标值，’option’為選項參數，plot3指令中參數的含義與plot指令類似，隻是多了一個z方向的參數。
【例2-25】繪制三維螺旋線。
編寫腳本檔案，輸入下面的語句，儲存為ep2_25.m。
在matlab指令視窗中運作腳本檔案ep2_25.m，程式運作結果如圖2-26所示。
三維曲線修飾與二維圖形的圖形修飾函數類似，但比二維圖形的修飾函數多了一個z軸方向，如axis([xmin,xmax,ymin,ymax,zmin,zmax])。
特殊三維圖形繪制與二維圖形繪制類似，一般其函數名稱為二維圖形繪制名稱後面加一個3，表示三維圖形繪制，如bar3，stem3。
【例2-26】繪制三維火柴杆型螺旋線。
編寫腳本檔案，輸入下面的語句，儲存為ep2_26.m。
在matlab指令視窗中運作腳本檔案ep2_26.m，程式運作結果如圖2-27所示。
2．三維曲面的繪制
三維曲面方程存在兩個自變量x、y和一個因變量z。是以，繪制三維曲面圖形必須先在xy平面上建立網絡坐标，每一個網絡坐标點，和它對應的z坐标所确定的一組三維資料就定義了曲面上的一個點。三維曲面繪制中，常用的3個函數及其功能說明如表2-17所示。
這裡利用執行個體2-27具體說明三維繪圖的機制。
【例2-27】用mesh和surf兩個函數分别繪制z=-x2-y2，x的範圍限定在[-2,2]，y的範圍限定在[-2,2]。
編寫腳本檔案，輸入下面的語句，儲存為ep2_27.m。
在matlab指令視窗中運作腳本檔案ep2_27.m，程式運作結果如圖2-28所示。
從腳本檔案ep2_27.m的代碼中，可以看到繪制三維圖形的步驟大緻如下。
（1）在使用繪圖函數mesh（或surf）之前，需要先對資料對（x,y）進行meshgrid處理，進而得到兩個矩陣x和y。這裡meshgrid的作用是，根據資料對（x,y）生成xy網格點坐标資料，例如x=[1,2]，y=[3,4]，生成矩陣x=[1,2;1,2]，y=[3,4;3,4]。
（2）接着，把x和y對應位置的值代入z關于x、y的表達式中，生成矩陣z。
（3）使用三維繪圖函數。mesh函數，就是把每個點[x(i,j),y(i,j),z(i,j)]用直線相連接配接，生成三維網格曲面。surf函數，與mesh函數類似，它是通過小平面連接配接相鄰的點構成三維曲面。
x、y資料之間的步長間隔，決定了繪制出來的三維曲面的網格大小，即精細程度。
2.6.3 plot工具欄
節中提到過plot工具欄，該工具欄友善讀者對工作空間裡的變量進行繪圖，可以省去部分代碼的編寫，但前提是要進行繪圖的資料已存在于工作空間中。
在matlab指令視窗中輸入如圖2-29所示的指令，工作空間中出現了變量t和y，選中工作空間中的t和y，再單擊plot工具欄中的圖檔 30plot繪圖按鈕，出現了如圖2-30所示的繪圖結果。
（1）單擊plot繪圖按鈕，相當于在matlab指令視窗輸入plot指令，讀者可以發現單擊plot繪圖按鈕之後，matlab指令視窗自動輸入了plot指令。
（2）資料選中順序會導緻繪圖結果不同。先選中t再選中y，相當于在matlab指令視窗輸入plot(t,y)；而先選中y再選中t，相當于在matlab指令視窗輸入plot(y,t)。
（3）未選中任何資料時，plot工具欄中所有按鈕都如圖2-5所示呈灰色，也就是說必須選中資料才能使用繪圖按鈕。
2.6.4 圖形對象屬性設定
1．圖形對象及其屬性
節和2.6.2節中提及到，任何一個圖形元素，讀者都可以對其進行單獨修改，而不影響圖形的其他部分。這種獨立的圖形元素稱為圖形對象，圖形對象的修改通過調整其屬性來完成。
表2-18列出了matlab中常用的圖形對象及其主要屬性。
當調用plot指令繪制二維曲線時，matlab的執行過程大緻如下：
（1）使用figure指令，在root根對象上生成一個figure圖形視窗對象；
（2）使用axis指令，在圖形視窗内生成一個繪圖區域（axis對象）；
（3）最後用line指令在axis指定的區域内繪制線條（line對象）。
是以，matlab所繪制的圖形是由基本的圖形對象組合而成的，可以通過改變圖形對象的屬性來設定所繪制的圖形，以滿足不同的繪圖需求。
2．圖形可視編輯工具
matlab執行繪圖函數後，将出現一個圖形視窗。該視窗除了簡單的顯示圖形功能外，其本身就是一個功能強大的圖形可視編輯工具，可實作的功能主要如下：
（1）通用的圖形檔案管理功能，如儲存、打開、建立圖形檔案等；
（2）通用的圖形效果編輯功能，如圖形放大、縮小、旋轉、對齊等；
（3）圖形對象插入功能，如插入坐标軸名稱、圖形标題、圖例标注、線段、文字等；
（4）獨立這是視窗中各圖形對象屬性功能，如線段的類型、顔色、粗細等。
圖形對象插入功能可通過選擇菜單指令insert後，再選擇相應的對象選項來完成，如圖2-31所示。該功能與節講的圖形修飾函數一緻。如，菜單指令insert→title與函數title(‘string’)功能一緻，菜單指令insert→legend與函數legend(‘string1’,’string,…)功能一緻。
顯然，使用菜單指令比在matlab指令視窗輸入函數指令要簡便的多，且更具可視性。
圖形對象屬性的設定可以通過以下兩種方法實作：
（1）選擇菜單指令view→property editor，如圖2-32所示，在圖形下方出現了一個property editor屬性編輯視窗；
（2）選擇菜單指令tools→edit plot（或者單擊工具欄中的圖檔 25edit plot按鈕），如圖2-33所示，滑鼠移動到需要修改的對象上輕按兩下左鍵，或者選中後再單擊右鍵，在彈出的菜單中選擇show properties editor以顯示屬性編輯視窗。
這兩種方法都可以使圖檔 23 edit plot按鈕高亮化，同時圖形視窗下方會出現屬性編輯視窗。在此屬性視窗下，可以進行坐标、線段、标題等項目的顔色、字型、網格、範圍的設定。
選中一個對象後，再單擊右下角的more properties更多屬性按鈕，将出現該對象更加詳細的屬性編輯視窗，如圖2-34所示。