开题报告-连续系统StateSpaceModel函数分析方法程序设计.doc

本 科 毕 业 设 计 开 题 报 告题 目 连续系统StaeSpaceModel函数分析方法程序设计学生姓名 郑盼 学号 1010064002 所在院(系) 物理与电信工程学院 专业班级 电子信息科学与技术101班 指导教师 龙姝明 2014年3月14 日题 目连续系统StaeSpaceModel函数分析方法程序设计一、 选题的目的及研究意义随着科学技术的不断进步，越来越多的仪器仪表和民用产品的智能化程度也越高，任何智能化设备的研发，都离不开对设备和产品进行精确的控制，这些控制大多数都是通过电子电路组成的动态LTI连续时域系统来实现的。要设计一款高性价比的产品，必须经历对控制电路的反复研究修改，也即要反复求解动态控制电路在给定类型的输入信号激励下的响应，以达到最佳性价比。当控制电路比较复杂时，这样的分析求解就变得非常复杂。于是编程完成分析就显得十分重要。在实际生活中对于线性动态时不变系统的求解分析，是一件非常棘手的工作。因为研究该系统就要得到系统的解析解形式，得到解析解才能得到系统随时间变化的规律。对于求解连续LTI系统的解析解，人工计算非常的复杂且困难，而且对于复杂系统可能因为数据误差导致解析解有可能解不出来。所以，编程求解复杂系统是一个必然的趋势。二、 综述与本课题相关领域的研究现状、发展趋势、研究方法及应用领域等为了降低编程的难度和代价，我们学习了WolfRam公司最新版的Mathematica9.0.1软件中的系统分析方法相关内建函数TransferFunctionModel、StateSpaceModel、OutputResponse、StateResponse等函数，发现这一批函数内部集成了世界一流的求解分析动态系统的优秀算法，用来建模求解、分析LTI连续、离散动态系统非常得心应手。MATLAB的Simulink建模分析求解连续LTI动态系统，一是要先构建模块文件并设置系统结构参数和运行参数，二是要编写MATLAB程序文件，在其中调用模块文件求解系统，三是只能给出动态LTI连续系统的数值解。Mathematica的建模方法就简洁的多，一是先根据系统拓扑结构和元件参数构建或计算出系统的s域系统函数Hs,二是调用Mathematica的内建函数TransferFunctionModel、StateSpaceModel创建系统的传递函数模型函数和状态空间模型函数，三是调用Mathematica的内建函数OutputResponse分别求出系统的解析形式的零输入响应yzi(t)和零状态响应yzs(t)，然后再对响应做各种必要的分析的表示。整个分析求解过程不需要建立图形化的模块文件，也不需要设置运行参数，提取分析结果相对Matlab来说极为简单。三、对本课题将要解决的主要问题及解决问题的思路与方法、拟采用的研究方法（技术路线）或设计（实验）方案进行说明本课题将要解决的主要问题是通过与MATLAB的Simulink建模分析求解连续LTI动态系统的方法进行比较来显示出Mathematica软件建模方法的优点。介绍Matlab的Simulink建模求解连续LTI系统的方法步骤、解的特点、适用范围，使用Mathematica软件的StateSpaceModel函数方法求解连续LTI 系统，详细说明思路、出发点、难点、优点、方法步骤；探索由描述系统的传递函数如何得到求系统0输入响应的状态空间模型函数StateSpaceModel; 系统0输入响应计算、系统0状态响应的计算思路。解决这些问题需要使用Mathematica软件进行程序设计，并且利用实际系统的分析求解展示程序的用法。 程序设计思路： 1 将电子电路系统映射到s域，画出系统在s域的等效电路图。2 写出电路各部分的等效电阻，写出表达式。3 根据电路的等效电阻表达式计算得到系统信号源与要求解对象之间的关系。4 利用所得到的代数关系表达式，进一步计算求解出系统的传递函数。5 利用系统的传递函数构造系统的传递函数模型。6 使用系统的传递函数模型构造系统的状态空间模型。7 使用系统的状态空间模型求解系统的零输入响应、零状态响应。根据这个思路进行编码，设计符合任务书要求的程序。四、检索与本课题有关参考文献资料的简要说明参考文献1 马智超,罗春娅.利用MATLAB实现系统的频域分析J.大庆师范学院学报2007年05期2 杨林耀,张永瑞,王松林,郭宝龙.信号与线性系统分析M.高等教育出版社2011年06月3 孙云龙,张卫东;深入Mathematica编程J.淄博学院学报(自然科学与工程版).2000年02期4 周丽杰,徐彬.函数匹配法在分析LTI系统中的应用J.张家口师专学报2003年06期5 王本周,基于状态空间模型的时序数据的处理与分析研究.西南交通大学2009年6 刘玉莹,张隽.浅谈连续LTI系统数学模型的几种求解方法J.江西科技师范学院学报2006年06期7 李昌利,沈玉利.“信号与系统”课程教学中的几点思考J.高教论坛2008年03期8 焦方源.信号与系统理论教学中的几种实用方法J.绵阳师范学院学报2007年08期9 高晓燕,刘晓燕.高职信号与系统教学研究J.中国教育技术装备2009年14期10 刘翠响,王宝珠,吴焕丽.信号与系统精品课程建设的探索与实践J.河北工业大学成人教育学院学报2006年03期11 张睿.“信号与系统”辅导课的教学研究与实践J.合肥工业大学学报(社会科学版)2010年03期12 Oppenheim, Alan V. Signals and SystemsM.Prentice Hall.2011年8月.13 Min Q,Shizhen H. Research on Wavelet Threshold DENOISING Method Based on MATLABJ.电子器件 ,2012年.五、毕业设计进程安排2014-2-232014-2-28 接受毕业设计任务书，充分理解、领会“毕业设计任务”意图。2014-3-012014-3-15 资料收集、学习，理解领会“毕业设计任务”意图后，撰写毕业设计开题报告2014-3-152014-4-25 确定毕业设计论文提纲，明确任务难点、重点、研究思路、研究方法、研究路线，研习参考资料，奠定所需分析理论基础。完成必要的理论演算、推导及编程准备工作。撰写毕业设计论文初稿，交指导教师审阅。2014-4-262014-5-20 按照指导教师意见，反复推敲修改毕业设计论文初稿整体框架、精练文字、理顺逻辑关系、美化公式和图形，合理布局版面，编写、调试、完善所需的程序，形成毕业设计论文定稿（作为毕业设计论文成绩考核主要依据），交指导教师批阅.2014-5-212014-6-6 按照指导教师关于毕业设计论文的进一步修改意见和学院学生论文排版的文字和版面布局要求，修正毕业设计论文文字表述、并将相关部分英译，完善参考文献，进一步美化版面布局，规范文字、图表、公式排版，最后于6月6日将任务书、开题报告、毕业设计论文终稿及相关程序或附件资料打印、装订，交指导教师。并完成