MATLAB编程-简介

简介（Introduction）

本文介绍如何在 MATLAB 中创建波特图（Bode 图）。
最简单的方法是使用 bode 命令。然而，虽然 bode 命令非常方便，它生成的图形却不容易重新排版或美化。MATLAB 的默认图形格式适合做分析，但并不适合直接插入 Word、PowerPoint 或网站中。
因此，本文将介绍一种更灵活的替代方法：虽然代码更多，但它能利用通用的 plot 命令，实现完全的图形格式控制。

MATLAB 的 bode 命令（MATLAB's Bode Command）

基本的 bode 命令格式如下：

>> bode(LTI_SYS)

其中：

• LTI_SYS 是一个 LTI（线性时不变）系统对象，例如：传递函数（TF）、状态空间（SS）、零极点增益（ZPK）或频率响应数据（FRD）。

bode 命令会自动调用 gcf（当前图形窗口），将波特图绘制在当前 figure 中；如果没有当前图形，gcf 会创建一个。

自定义频率向量

若想自定义频率点，可使用 logspace 或 linspace 创建频率向量：

>> freqVec = logspace(-1, 3, 5000);               % 从 10^-1 到 10^3 的 5000 个对数均匀点（单位为 Hz）
>> bode(LTI_SYS, freqVec * (2*pi))               % 将频率转换为 rad/s 后传给 bode 命令

说明：pi 是 MATLAB 中的常数 π，这里用于将 Hz 转换为 rad/s。

获取幅度和相位数据

如果想获取每个频率点的幅值和相位数据，可以使用输出参数的形式调用 bode：

>> [mag, phase] = bode(LTI_SYS);                 % 默认频率点
或
>> [mag, phase] = bode(LTI_SYS, freqVec * (2*pi));  % 指定频率点

其中：

• mag 表示幅值（注意：不是 dB 单位）；

• phase 表示相位（单位为度）。

由于 mag 和 phase 是三维数组（即使是 SISO 系统也是如此），若需要将它们转换为一维向量，可使用如下命令：

>> mag = mag(:);                  % 转换为列向量
>> phase = phase(:);              % 转换为列向量
>> mag = db(mag);                 % 将幅度转换为 dB（20*log10 形式）

bode 命令的问题（Issues with the bode command）

bode 命令的主要问题在于图形难以重排或格式化。例如：

• 无法方便地设置多行标题；

• 无法统一更改线宽、字体大小等；

• bode 图似乎在普通 semilogx 图基础上额外添加了补丁或特殊设置，使得图形对象与常规轴的关系变得复杂。

因此，在需要高自定义度的情况下，建议使用通用 plot 命令自行绘制波特图。

外部链接（External Links）

• ControlTheoryPro.com 上关于 Bode 图的更多内容