信号与系统课程设计实验报告.doc

信号与系统课程设计实验报告姓名-：专业：信息与计算科学 班级：信息081班成绩：_一、matlab概述1、入门与操作； matlab的典型应用包括：数值计算与分析符号运算建模与仿真数据可视化图像处理及可视化基于图形用户界面的应用程序开发matlab由主包和数十个可选的工具箱组成。主包带有功能丰富和完备的数学函数库，大量繁杂的数学运算和分析可直接调用matlab函数求解。matlab的基本数据结构是矩阵，具有强大的可视化功能。 2、数值运算与符号运算；矩阵：矩阵是matlab的基本数据结构元素，matlab 的大部分运算或命令都是在矩阵运算意义下执行的。数组：数组是matlab中非常重要的概念，是由下标表示次序的标量数的集合。从属的集合的角度来看，二维数组和矩阵没有什么不同，但从运算角度看，矩阵运算和数组运算却遵循不同的运算规则。函数：matlab包含有完备的函数库，用户可以直接调用这些函数来完成各种数值计算与分析工作。函数由函数名和参数组成，函数名的命名规则与变量相同。3、程序设计语言；matlab语言是matlab系统的组成部分之一，她具有完备的程序流程控制、函数调用、数据输入输出及面向对象编程等功能，是一种高效的、以矩阵为基本数据结构的解释性高级编程语言。和其他高级语言相似，matlab通过运行matlab语句来执行用户指定的操作。matlab为用户提供了如下两种基本的工作方式：命令行方式m文件方式4、数据图形的可视化；matlab所提供的强大的图形绘制功能，使用户能方便、简洁的绘制图形，使人们更直观形象的解决问题。通常用户只需要指定绘图方式，提供绘图数据，利用matlab提供的丰富的二维、三维图形函数，就可以绘制出所需的图形。matlab中最常用的绘图函数为plot。二、在电子信息类课程中的应用1、对于matlab 应用于信号与线性系统分析的理解；matlab作为一款功能强大的软件，尤其是其计算能力和画图能力很优秀，而信号与线性系统分析也着重于计算与画图，并且matlab库函数里提供了相应的画图函数，正好满足了计算与画图的要求，这是其他软件很难做到的，因此matlab 应用于信号与线性系统分析是一个不错的选择。2、对于matlab 应用于信号与线性系统分析的基本过程（应举例分析）。例如：x=0:1/100:2*pi;%先赋值x在0到2*pi之间，并且间隔是1/100y1=sin(x);%代入相应的函数计算y2=cos(x);% 代入相应的函数计算plot(x,y1,b-,x,y2,r-)%将计算结果代入函数库中的画图函数中，得到相应的图形。grid on;xlabel(弧度值)ylabel(函数值)title(正弦与余弦曲线);三、用matlab完成以下项目题目一、在图形窗口中绘制三维曲线曲线。对于函数f(x,y)=xe(-x2-y2),使用meshgrid()命令生成绘图数据，用plot3命令绘制图形。程序：%例3-4 p67syms x y z s tx=exp(-s)*cos(t);y=exp(-s)*sin(t);z=t;ezmesh(x,y,z,0,4,0,4*pi);图形：程序：%p93-98 图5-12x,y=meshgrid(-3:0.1:3);z=x.*exp(-x.2-y.2);plot3(x,y,z)grid on图形：题目二、连续系统的时域分析：已知描述连续时间系统的微分方程和激励信号f(t)分别如下： y(t)+ 3y(t) + 2y(t) = 2f(t)+6f(t),f(t)= u(t)用lsim函数求出上述系统在0-10秒时间范围内零状态响应 y(t)的样值,并绘制系统零状态响应的时域仿真波形.连续系统的频域分析：一常见的用rlc构造的二阶高通滤波器，用matlab求其频率响应h(jw)并绘制幅度响应和响应曲线。程序：%p160 8.1-(1)a=1 2 1;b=1 2;sys=tf(b,a);p=0.01;t=0:p:5;f=exp( -2*t);lsim(sys,f,t);图形：分析：在由lsim函数绘制的系统响应波形的窗口中，将鼠标指向系统响应或激励波形曲线并单击右键，即可交互的观察各个时刻响应或激励波形的信号对应的样值，显然，函数lsim对系统响应进行仿真的效果取决于向量t的时间间隔p的大小。程序：%例10-14 p247b=0.04 0 0;a=0.04 0.4 2;h w=freqs(b,a,100);h1 = abs(h);h2=angle(h);subplot(211);plot(w,h1);hold on plot(7.0711 7.0711,0 0.707,:);plot(0 7.0711,0.707 0.707,:);axis(0 40 0 1.1);gridxlabel(角频率(omega);ylabel(幅度);title(h(jomega)的幅频特性);subplot(212);plot(w,h2*180/pi);axis(0 40 0 200);gridxlabel(角频率(omega);ylabel(相位(度);title(h(jomega)的相频特性);图形：分析：由图可以看出，当w从0增大时，该高通滤波器的幅度从0开始上升，当w=wc=7.0711时，幅度等于0.707，wwc后进入带通。题目三、复频域分析已知连续时间信号f(s)=(4s+5)/(s2+5s+6)是利用matlab求函数的拉普拉斯逆变换f(t)程序：%12-1 p267syms s;l = (4*s+5)/(s2+5*s+6);f = ilaplace(l)结果：f = 7*exp(-3*t)-3*exp(-2*t)题目四、离散系统分析：已知因果离散时间序列x(n)的z变换x(z)=(z2)/(z+1)(z-2),试利用matlab求离散时间序列的时域表达式已知某离散时间系统的系统函数如下：h(z)=z2/(z-0.5)(z-0.25)试用matlab求该系统的单位序列响应h(n),绘出h(n)的时域波形，观察其时域特性，并根据h(n)的时域波形判断系统是否稳定。已知离散系统的系统函数如下： h(z)=(3/4)(z-1)/z-1/2试用matlab绘出系的幅频特性曲线，观察和分析系统的频率特性。程序1：%13-2(1) p312syms z;z1=(z2)/(z+1)*(z-2);x1=iztrans(z1)结果：x1 = 1/3*(-1)n+2/3*2n程序2：%13-3 p315b=2 0 0a=poly(0 0.5 0.25)r,p,k=residue(b,a)%绘制波形n=- 10:20;m=31;u=ones(1,m);h=(4*(1/2).n-2*(1/4).n).*u;stem(n,h)axis(-10 20 0 2);title(单位序列响应h(n)xlabel(n)图形：分析：由图可以看出，系统单位响应是岁时间增加而按指数规律衰减的因果序列，满足时域绝对可和条件，故该系统是稳定系统。程序3：%13-10 p340num1=1 -1;num1 = nu