如何使用Matlab绘制动态曲线，并生成gif图形

0. 原由

可视化是Matlab软件的突出优势之一，经常需要将仿真或试验得到的数据可视化，有时还希望形成动态曲线，保存成动画，以便生动形象的展示数据。

1. 思路

Matlab中绘制动态曲线的基本思路：绘图并保存图形句柄，使用set函数循环改变图形句柄的xdata和ydata属性，对曲线坐标进行更新，形成动画效果。

保存gif图片的基本思路：动态绘图时将每个步长的figure状态保存到frame文件中，再将每一帧frame以图片格式保存到gif图片中，制定图片播放的时间间隔后，即可保存为gif动态图片。

2. 函数

作者使用Matlab软件开发了函数MovieXY.m和Fun_F2gif.m，分别实现动态曲线绘制和gif图片的保存，简单易用，下面通过实例详细演示。

function F = MovieXY(X,Y,dt,C)
%% F = movieXY(X,Y,dt,C) 动画曲线，可用于数据回放
% X 曲线横坐标，n维列向量，或与Y通维的矩阵
% Y 曲线纵坐标，可为n维列向量或n*k矩阵(k条曲线)
% dt 两相邻数据点之间的时间间隔，单位为秒
% dt影响数据回放的快慢，默认值为0.05s
% C为标记结构体,字符类型，可选'*' 'o'  's'等
% 返回值F为动画的框架frame文件，可用于生成gif图片

function  Fun_F2gif(F,filename,S)
%% Fun_F2gif(F,filename,S)  将frame格式图片框架文件转换为gif图片
% F为frame格式结构体
% S为设置参数，默认为gif动画两帧之间的间隔
% filename为文件名，默认为'Test'
% S为设置参数 S为单帧时间间隔

3. 演示

3.1 动态绘制圆

%% 1. 动态绘制圆
T = linspace(0,2*pi,100)';
X = cos(T);
Y = sin(T);
figure
F = MovieXY(X,Y);                 % 绘制动态曲线
Fun_F2gif(F,'Test1.gif',0.01);    % 生成gif图片

3.2 绘制动态正弦曲线

%% 2. 绘制动态正弦曲线
X = linspace(0,3,200)';
Y = [sin(2*pi*X) cos(2*pi*X) sin(2*pi*X)+cos(2*pi*X) ];
dt = 0.02;
figure
F = MovieXY(X,Y,dt);            % 绘制动态曲线
Fun_F2gif(F,'Test2.gif',0.01);  % 生成gif图片

3.3 绘制不同阻尼比二阶系统的动态阶跃响应曲线

T = linspace(0,30,100)';
sys1 = tf(1,[1 0.5 1]);   % 阻尼比0.25
sys2 = tf(1,[1 1 1]);     % 阻尼比0.5
sys3 = tf(1,[1 2 1]);     % 阻尼比1  
Y1 = step(sys1,T);
Y2 = step(sys2,T);
Y3 = step(sys3,T);
dt = 0.01;
figure
F = MovieXY(T,[Y1 Y2 Y3],dt,{'*','o','s'});  % 绘制动态曲线
Fun_F2gif(F,'Test3.gif',0.01);               % 生成gif图片

3.4 绘制旋转的五角星曲线

t = linspace(0,4*pi,100)';
s1 = 1 + 0.2*sin(5*t);
s2 = 1 + 0.2*sin(5*t+2*pi/3);
s3 = 1 + 0.2*sin(5*t+4*pi/3);
x1 = s1.*cos(t+4*pi/3);  y1 = s1.*sin(t+4*pi/3);
x2 = s2.*cos(t+2*pi/3);  y2 = s2.*sin(t+2*pi/3);
x3 = s3.*cos(t);  y3 = s3.*sin(t);
X = [x1 x2 x3];
Y = [y1 y2 y3];
dt = 0.02;
figure
F = MovieXY(X,Y,dt,{'*','o','s'});   % 绘制动态曲线
Fun_F2gif(F,'Test4.gif',0.01);       % 生成gif图片

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