10

Лабораторна робота № 2

Тема: Оформлення результатів обчислень

1 Мета роботи

Навчитися будувати дво- та тривимірні графіки, що подають результати обчислень або експериментальних досліджень.

2 Завдання на лабораторну роботу

2.1 Ознайомитись зі змістом пункту 3 методичних вказівок. Обов’язково виконати усі наведені приклади і включити їх до звіту з відповідними короткими коментарями.

2.2 Відповідно до індивідуального завдання побудувати графіки(див. Додаток до лабораторної роботи).

2.3 Скласти звіт, відповісти на контрольні питання.

3 Основні теоретичні відомості і вказівки до виконання роботи

3.1 Побудова двовимірних графіків

Значною перевагою пакета МATLAB є можливість легкого виводу результатів розрахунків у вигляді графіків на екран.

Найпростішою формою подання інформації в графічному вигляді є створення двовимірного графіка. Для побудови таких графіків у середовищі пакета передбачені наступні функції:

рlоt - побудова графіка в декартовій системі координат

loglog- побудова графіка в логарифмічних осях

semilogx- побудова графіка з логарифмічною віссю абсцис

semilogy- побудова графіка з логарифмічною віссю ординат

polar- побудова графіка в полярній системі координат

Функції мають різні форми запису залежно від вхідних аргументів. Розглянемо їх на прикладі функції plot:

% Розрахунок даних для побудови графіків

x = 0:0.05*pi:2*pi;

y1 = sin(x);

y2 = cos(x);

% Побудова графіку залежності значення елемента вектора y1 від його індексу

plot (y1)

% Побудова графіку залежності y1 = sin (x)

plot (x,y1)

% Побудова графіків y1 = sin (x) та y2 = cos(x) на спільній координатній площині

plot (x,y1,x,y2)

% Побудова графіків з явним завданням стилю ліній, їх кольору та типу маркерів

plot (x,y1,’:r*’,x,y2,’go’)

Повний перелік можливих параметрів ліній наведено у Додатку А.

Функція рlot автоматично відкриває нове вікно виводу графіків, якщо до цього воно ще не було відкрите. Якщо вікно виводу графіків вже було відкрите, то функція рlot використовує його як задане. Для відкриття нового вікна для виводу необхідно виконати команду figure

% Побудова графіків в окремих вікнах

figure

plot (x,y1)

figure

plot (x,y2)

Альтернативним методом побудови графіків є використання графічного інтерфейсу MATLAB. Для цього необхідно:

1. ввести дані у робоче середовище;

2. виділити потрібні дані у вікні Workspace;

3. вибрати потрібний тип графіку спадаючому списку;

4. якщо у переліку відсутній потрібний варіант обрати <More Plots…>

5. у діалоговому вікні Plot Catalog в полі “Plotted Variables” ввести змінні, що необхідно вивести у графіку (порядок передачі параметрів аналогічний тому, що використовується у командному рядку)

Повний опис цих функцій наведено в розділі MATLAB / Graphics / Basic Plotting Commands довідкової системи пакету MATLAB.

3.2 Оформлення графіків

Для оформлення графіків призначені наступні функції:

subplot - розташування у одному графічному вікні декількох графіків

axis - зміна масштабу побудови на вісі x та y

text - розташування підпису у заданому місці графічного вікна

title - показ назви графіку

xlabel - визначення назви горизонтальної вісі

ylabel - визначення назви вертикальної вісі

grid - нанесення (відміна нанесення) вимірювальної сітки

Функція subplot ділить вікно виводу графіків на частини.

% Поділ вікна на дві частині по вертикалі

subplot (211), plot (x,y1)

subplot (212), plot (x,y2)

Використане у дужках число з трьох цифр ( mnp) означає: m– на скільки частин ділиться вікно по горизонталі, n - на скільки частин ділиться вікно по вертикалі, p –номер графіку, який зараз буде побудований .

Використання під час побудови графіка функції axis дає змогу користувачеві самому задавати діапазон зміни координат. Структура такої команди має вигляд:

axis ([xmin xmax ymin ymax]).

Тут замість xmin xmax ymin ymax потрібно вказати бажані числа.

Функція axis також дає змогу керувати виводом осей при побудові графіка та їх розбиттям. Так, наприклад, команда axis equal формує однаковий крок розбиття по х- та у-осям, а команда axis off дозволяє не виводити мітки та розбиття коор­динатних осей.

Використання команди grid дозволяє нанести сітку на графік.

Для опису графіків служать додаткові команди, які дають можливість задати:

• назви x-, у-осей, відповідно, хlabel (Назва осі), уlabel (Назва осі) ;

• назву графіка title (Назва графіка);

• зробити підпис в будь-якому місці графіка text (х, у, Текст підпису). Тут x, y координати точки початку напису.

Розглянемо використання описаних операторів на прикладі побудови характеристики неробочого ходу генератора:

Приклад 1.

% Результати експерименту

х=[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];

у=[80:20:180, 190, 200, 212, 220, 240, 252, 260, 264, 276];

% Апроксимаційний вираз

y1=239.984*atan (0.222*x) ;

% Вивід графіків та їх оформлення

plot (x, y, ‘ko’, x, y1, ‘k:‘)

grid

axis ([0, 11, 0, 286])

ylabel (‘U, [B] ‘)

xlabel (‘Im, [A] ‘)

text (3,60,'o - експериментальні дані','FontName','Arial Unicode MS')

text (3,40,'--- - U=239. 984arctg (0.2221Im) ','FontName','Arial Unicode MS')

title ('Апроксимація характеристики неробочого ходу генератора', ...

'FontName','Arial Unicode MS')

При виводі заголовків, підписів до вісей або інших кириличних написів може виникнути проблема – програма MATLAB неправильно відображає кириличні символи у вікні графіку. Вирішенням цієї проблеми є явне в казання шрифту у функціях, що виводять текст. Для цього в функцію послідовно передається два додаткових параметра:

- назва властивості, що встановлюється наступним параметром (в даному випадку ′FontName′);

- нове значення цього параметру ('Arial Unicode MS' або інший Unicode шрифт, що має потрібні символи).

Рисунок 2.1 Вигляд графічного вікна після виконання прикладу.