基于GUI的离散时间系统的Z域分析毕业论文.doc

物理与电子信息工程系 学生学年论文(设计) 题目： 基于gui的离散时间系统的z域分析 学生姓名： 蔡冲学 号： 业： 电子信息工程年 级： 2013级电子信息工程班指导教师： 孙福玉二一五 年 月 日摘要： 简要介绍了离散时间系统 z 域分析理论。利用 gui 函数绘制了离散时间系统频率特性曲线、 零极点图, 并对系统稳定性进行了判定。结果表明, gui是线性系统性能分析的有效工具。关键词： gui; 离散系统; 系统函数1 引言matlab 是一高性能的集数值分析、矩阵运算、信号处理和图形显示于一体的可视化软件，它包含了丰富的工具箱函数，还提供了用户可编程设计的图形用户界面（graphical user interface，简称为 gui）即 matlabgui。matlab 将所有 gui 支持的用户控件都集成在一个用户界面开发环境并提供界面外观、属性和行为响应方式的设置方法，并用户设计好的gui界面保存在一个fig资源文件中，同时还能够生成包含gui初始化和组件界面部局控制代码的m 文件。 gui 是提供人机交互的工具和方法。gui 是包含图形对象，如窗口、图标、菜单和文本的用户界面。以某种方式选择或激活这些对象，通常引起动作或发生变化。最常用的激活方法是用鼠标或其他单击设备去选择或激活这些对象，通常引起动作或发生变化。最常见的激活方法是用鼠标或其他单击设备去控制屏幕上鼠标指针的运动。单击鼠标，标志着对象的选择或其他动作。一个设计优秀的gui能够非常直观地让用户知道如何操作 atlab 界面，了解设计者开发意图。令人兴奋的事，对于绝大多数使用gui的计算机用户都知道如何去应用guide的标准控件，这也为gui设计提供了广阔的前景。matlab的gui为开发者提供了一个不脱离 matlab 的开发环境，有助于matlab程序的集成。matlab 设计 gui，主要设计4个方面的内容：添加组件、编辑菜单、设置属性和回调函数。 21 线性时不变离散时间系统的z域表示线性时不变离散系统可用线性常系数差分方程描述，即其中 y( n) 为系统的输 出序列, x ( n) 为输入序列。将上面差分方程两边进行 z 变换得:lt i 离散时间系统的输出的 z 变换 y( z) 与输入的 z 变换 x( z) 的比值为该系统的传递函数, 即 ( z) =y( z)/x( z)为系统函数。将上式因式分解后有:其中 c 为常数, q( j= 1, 2,.m) 为 h( z) 的 m个零点, p( 1, 2, .n)为 h( z) 的 n 个极点。系统函数 h( z) 的零极点分布完全决定了系统的特性, 若某系统函数的零极点已知, 则系统函数便可确定下来。通过对系统函数零极点的分析, 可以分析离散系统以下几个方面的特性: 系统单位样值响应 h( n) 的时域特性, 离散系统的稳定性, 离散系统的频率特性。2.23 离散时间系统的z域分析实验数据的gui处理方法gui是graphical user interfaces development environment的一个缩写，意为图形用户界面开发环境，简称gui，gui是matlab的一个子窗口，它具有非常强大的功能，其优点是方便灵活的参数输入，动态仿真结果输出。可采用下列步骤设计传感器实验数据处理的gui界面：(1) 启动matlab， 点击file菜单，选中guide子窗口选项，打开gui的布局编辑器窗口。 (2) 如图一传感器实验数据处理的gui图形窗口所示，拖放所需要的控件，这里拖放四个动态文本框到工作区，其中两个用来放置实验中传感器的输入和输出数据，另外两个放置数据处理结果，即程序执行后输出的传感器的灵敏度和传感器的非线性误差，拖放三个静态文框到工作区，用来对四个动态文本框进行说明，拖放一个坐标轴控件用来放置传感器的输入输出特性曲线，拖放一个按钮控件，当按钮控件 push buttor按下后，gui将开始运行。我们可以使用几何位置排列工具对这些控件的位置进行重新排列和调整。(3) 双击每一个所选中的控件，编辑它们的属性，这里把fontname属性设置为隶书，把fontsize属性设置为16，其它的fontweight，string，tag等属性也应进行相应的设置。 (4)运行gui程序，在自动生成的m-file中添加push buttor按钮控件的callback回调函数(5)运行m-file，出现传感器实验数据处理的gui图形窗口如图一所示，在原始数据处的两个动态文本框中输入传感器输入和输出实验数据，点击push buttor按钮控件，即可在另外两个动态文本框中看到实验数据的处理结果，即程序执行后输出的传感器的灵敏度和传感器的非线性误差，同时我们在坐标轴控件中可观察到传感器的输入输出特性曲线。图一 放置好控件后的实验数据处理的gui图形窗口把回调函数相关的程序编写完成，运行程序，得出图2：图 2放置好控件后的实验数据处理的gui运行界面在图中，参数 a，w0 设置不同的值，点确定，就可以判断当前系统处于何种状态，并在左边图形显示区域，得到该状态下的冲击响应和阶跃响应曲线图。设 a=4，w0=2，点击确定，得图 3，该系统是过阻尼系统，当设定参数完毕后，点击确定，此时在左边显示图形区域显示出该系统的冲激响应和阶跃响应图形的同时， “过阻尼”按钮背景由白色变为蓝色，以此判断提示该系统为过阻尼系统。然后可以输入多组不同的 a 与 w0 值，依次可以得到欠阻尼、临界和过阻尼状态的二阶系统的冲激、阶跃响应图形，使得分析不同状态的二阶系统的冲激、阶跃响应直观、方便。图 3 a=4，w0=2 时系统冲激、阶跃响应图形显示4 结论离散时间系统 z 域分析实验中，经常需要通过实验数据求出离散时间系统的特性，而这种特性的求解非常烦琐，本文利用matlab的gui功能，可以非常容易的解决这个问题。本文设计了基于gui的传感器实验数据处理界面，展示了方便灵活的参数输入和动态仿真结果的输出，开发设计出了具有良好交互式界面的离散时间系统实验数据处理系统，可应用于所有离散时间系统实验的数据处理。参考文献：1李显龙. matlab界面设计与编译技巧m.北京:电子工业出版社,2006.225-2832孙福玉. matlab程序设计教程m.呼和浩特:远方出版社,2006.130-1313赵录怀电路与系统分析-使用matlab.高等教育出版社2004.74彭芳麟.数学物理方程的matlab解法与可视化.清华大学出版社,2004. topic: gui-based z domain analysis of discrete time systemsthe students name: cai chongno. :ndustry: electronic information engineeringgrade: electronic information engineering class level 2013tutor: fu-yu sunabstract: this paper briefly introduces the system z domain analysis theory in discrete time. using the discrete time system frequency characteristic curve drawing gui function, zero pole figure, and the system stabili