一张图中的多个图

Question

我有以下代码，我想将相空间图组合成一个图形。

我已经对函数进行了编码，但我不知道如何让 MATLAB 将它们放在一个图中。如您所见，发生变化的是变量r、a、b 和d。如何组合它们？

我还想使用quiver 命令绘制这些相空间图的矢量场，但它不起作用。

%function lotkavolterra
% Plots time series and phase space diagrams.
clear all; close all;
t0 = 0;
tf = 20;
N0 = 20;
P0 = 5;

% Original plot
r = 2;
a = 1;
b = 0.2;
d = 1.5;

% Time series plots
lv = @(t,x)(lv_eq(t,x,r,a,b,d));
[t,NP] = ode45(lv,[t0,tf],[N0 P0]);
N = NP(:,1); P = NP(:,2);
figure
plot(t,N,t,P,' --');
axis([0 20 0 50])
xlabel('Time')
ylabel('predator-prey')
title(['r=',num2str(r),', a=',num2str(a),', b=',num2str(b),', d=',num2str(d)]);
saveas(gcf,'predator-prey.png')
legend('prey','predator')

% Phase space plot

figure
quiver(N,P);
axis([0 50 0 10])
%axis tight


% Change variables
r = 2;
a = 1.5;
b = 0.1;
d = 1.5;

%time series plots
lv = @(t,x)(lv_eq(t,x,r,a,b,d));
[t,NP] = ode45(lv,[t0,tf],[N0 P0]);
N = NP(:,1); P = NP(:,2);
figure
plot(t,N,t,P,' --');
axis([0 20 0 50])
xlabel('Time')
ylabel('predator-prey')
title(['r=',num2str(r),', a=',num2str(a),', b=',num2str(b),', d=',num2str(d)]);
saveas(gcf,'predator-prey.png')
legend('prey','predator')


% Phase space plot
figure
plot(N,P);
axis([0 50 0 10])

% Change variables
r = 2;
a = 1;
b = 0.2;
d = 0.5;

% Time series plots
lv = @(t,x)(lv_eq(t,x,r,a,b,d));
[t,NP] = ode45(lv,[t0,tf],[N0 P0]);
N = NP(:,1); P = NP(:,2);
figure
plot(t,N,t,P,' --');
axis([0 20 0 50])
xlabel('Time')
ylabel('predator-prey')
title(['r=',num2str(r),', a=',num2str(a),', b=',num2str(b),', d=',num2str(d)]);
saveas(gcf,'predator-prey.png')
legend('prey','predator')


% Phase space plot
figure
plot(N,P);
axis([0 50 0 10])

% Change variables
r = 0.5;
a = 1;
b = 0.2;
d = 1.5;

% Time series plots
lv = @(t,x)(lv_eq(t,x,r,a,b,d));
[t,NP] = ode45(lv,[t0,tf],[N0 P0]);
N = NP(:,1); P = NP(:,2);
figure
plot(t,N,t,P,' --');
axis([0 20 0 50])
xlabel('Time')
ylabel('predator-prey')
title(['r=',num2str(r),', a=',num2str(a),', b=',num2str(b),', d=',num2str(d)]);
saveas(gcf,'predator-prey.png')
legend('prey','predator')

% Phase space plot
figure
plot(N,P);
axis([0 50 0 10])

% FUNCTION being called from external .m file

%function dx = lv_eq(t,x,r,a,b,d)
%N = x(1);
%P = x(2);
%dN = r*N-a*P*N;
%dP = b*a*P*N-d*P;
%dx =  [dN;dP];

Answer 1

嗯，有几种方法可以在同一个图中显示多个数据系列。

我将使用一个小示例数据集，以及相应的颜色：

%% Data
t  = 0:100;
f1 = 0.3;
f2 = 0.07;
u1 = sin(f1*t);   cu1 = 'r'; %red
u2 = cos(f2*t);   cu2 = 'b'; %blue
v1 = 5*u1.^2;     cv1 = 'm'; %magenta
v2 = 5*u2.^2;     cv2 = 'c'; %cyan

首先，当您希望所有东西都在同一轴上时，您将需要hold 函数：

%% Method 1 (hold on)
figure;
plot(t, u1, 'Color', cu1, 'DisplayName', 'u1'); hold on;
plot(t, u2, 'Color', cu2, 'DisplayName', 'u2'); 
plot(t, v1, 'Color', cv1, 'DisplayName', 'v1'); 
plot(t, v2, 'Color', cv2, 'DisplayName', 'v2'); hold off;
xlabel('Time t [s]');
ylabel('u [some unit] and v [some unit^2]');
legend('show');

您会发现这在许多情况下是正确的，但是当两个数量的动态范围相差很大时（例如，u 的值小于 1，而 v 的值要大得多)。

其次，当你有很多数据或不同数量时，也可以使用subplot来拥有不同的轴。我还使用了函数linkaxes 来链接x 方向的轴。当您在 MATLAB 中放大其中一个时，另一个将显示相同的 x 范围，这样可以更轻松地检查更大的数据集。

%% Method 2 (subplots)
figure;
h(1) = subplot(2,1,1); % upper plot
plot(t, u1, 'Color', cu1, 'DisplayName', 'u1'); hold on;
plot(t, u2, 'Color', cu2, 'DisplayName', 'u2'); hold off;

xlabel('Time t [s]');
ylabel('u [some unit]');
legend(gca,'show');

h(2) = subplot(2,1,2); % lower plot
plot(t, v1, 'Color', cv1, 'DisplayName', 'v1'); hold on;
plot(t, v2, 'Color', cv2, 'DisplayName', 'v2'); hold off;

xlabel('Time t [s]');
ylabel('v [some unit^2]');
legend('show');

linkaxes(h,'x'); % link the axes in x direction (just for convenience)

子图确实会浪费一些空间，但它们允许将一些数据放在一起而不会过度填充图。

最后，作为一个更复杂的方法的示例，使用plotyy 函数（或者更好的是：自 R2016a 以来的yyaxis 函数）在同一图形上绘制不同数量

%% Method 3 (plotyy)
figure;
[ax, h1, h2] = plotyy(t,u1,t,v1);
set(h1, 'Color', cu1, 'DisplayName', 'u1');
set(h2, 'Color', cv1, 'DisplayName', 'v1');
hold(ax(1),'on');
hold(ax(2),'on');
plot(ax(1), t, u2, 'Color', cu2, 'DisplayName', 'u2');
plot(ax(2), t, v2, 'Color', cv2, 'DisplayName', 'v2');

xlabel('Time t [s]');
ylabel(ax(1),'u [some unit]');
ylabel(ax(2),'v [some unit^2]');

legend('show'); 

这看起来确实很拥挤，但当信号的动态范围差异很大时，它会派上用场。

当然，没有什么能阻止您将这些技术结合使用：hold on 与 plotyy 和 subplot。

编辑：

对于quiver，我很少使用该命令，但无论如何，你很幸运，我不久前写了一些代码来帮助绘制矢量场图。您可以使用与上述相同的技术。我的代码远非严格，但这里是：

function [u,v] = plotode(func,x,t,style)
% [u,v] = PLOTODE(func,x,t,[style])
%    plots the slope lines ODE defined in func(x,t)
%    for the vectors x and t
%   An optional plot style can be given (default is '.b')

if nargin < 4
    style = '.b';
end;
% http://ncampbellmth212s09.wordpress.com/2009/02/09/first-block/
[t,x] = meshgrid(t,x);

v  = func(x,t);
u  = ones(size(v));
dw = sqrt(v.^2 + u.^2);

quiver(t,x,u./dw,v./dw,0.5,style);
xlabel('t'); ylabel('x');

调用时：

logistic = @(x,t)(x.* ( 1-x )); % xdot = f(x,t)
t0 = linspace(0,10,20);
x0 = linspace(0,2,11);

plotode(@logistic,x0,t0,'r'); 

这会产生：

如果您需要更多指导，我发现 that link in my source 非常有用（尽管格式不正确）。

另外，您可能想看看 MATLAB 帮助，它真的很棒。只需在 MATLAB 中输入 help quiver 或 doc quiver 或使用我在上面提供的链接（这些链接的内容应该与 doc 相同）。

Answer 2

如果您希望所有图都在同一个图形上，请仅调用一次图形命令。在第一次调用 plot 命令后使用 hold on 命令，这样对 plot 的连续调用就不会覆盖之前的绘图。