离散系统的时域分析一阶差分方程求解课程设计.doc

沈阳理工大学课程设计课 程 设 计 任 务 书分院（系）信息学院专业测控技术及仪器学生姓名 学号 设计题目离散系统的时域分析一阶差分方程求解内容及要求：1、学习LABVIEW软件知识及应用2、学习并研究信号分析与处理课题有关理论3、利用LABVIEW编程，完成相应的信号分析与处理课题4、写出课程设计报告,打印程序，给出运行结果进度安排：第一周：周一：1、布置课程设计任务、要求 2、每人一题 周二-周五：利用LABVIEW编程，完成相应的信号分析与处理课题：1、学习LABVIEW软件知识及应用 2、学习并研究信号分析与处理课题有关理论 3、利用LABVIEW编程，完成相应的信号分析与处理课题第二周：周一-周四： 1、上机编程、调试 2、检查编程、运行结果 3、撰写课程设计报告书 周五： 答辩，上交报告。指导教师（签字）： 年 月 日分院院长（签字）：年 月 日1. 引言本课程设计主要是通过对周期信号的研究和分析，掌握信号的频谱分析方法，理解信号有时域转换到频域的原理及方法，尤其对于周期信号可进行傅里叶级数分解，理解傅里叶级数的系数的求解方法。本课程设计通过对周期性三角波的分解和叠加从而对周期性信号的分解和叠加进一步的理解。2. 虚拟仪器开发软件LabVIEW8.6入门2.1 LabVIEW8.6介绍 LabVIEW（Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench）是一种用图标代替文本行创建应用程序的图形化编程语言。传统文本编程语言根据语句和指令的先后顺序决定程序执行顺序，而LabVIEW 则采用数据流编程方式，程序框图中节点之间的数据流向决定了程序的执行顺序。它用图标表示函数，用连线表示数据流向。 LabVIEW程序被称为VI（Virtual Instrument），即虚拟仪器。 LabVIEW的核心概念就是“软件即是仪器”，即虚拟仪器的概念。 LabVIEW还包含了大量的工具与函数用于数据采集、分析、显示与存储等。 LabVIEW在测试、测量和自动化等领域具有最大的优势，因为LabVIEW提供了大量的工具与函数用于数据采集、分析、显示和存储。用户可以在数分钟内完成一套完整的从仪器连接、数据采集到分析、显示和存储的自动化测试测量系统。 它被广泛地应用于汽车、通信、航空、半导体、电子设计生产、过程控制和生物医学等各个领域。LabVIEW不仅可以用来快速搭建小型自动化测试测量系统，还可以被用来开发大型的分布式数据采集与控制系统。在美国Lawrence Livermore国家实验室，一个花费2000万美金的极为复杂的飞秒激光切割系统就是基于LabVIEW开发的。 在北京正负电子对撞机二期工程北京谱仪慢控制系统中，大约有30种物理量共7000多点的现场数据点需要实时采集控制和分析记录等。2.2 利用LabVIEW8.6编程完成习题设计2.2.1 写一个温度监测器，如右图所示，当温度超过报警上限，而且开启报警时，报警灯点亮。温度值可以由随即数发生器产生。2.2.1前面板2.2.1程序面板2.2.2 利用顺序结构和timing面板下的tick count VI，计算for循环产生一个长度为20000点的随机波形所需的时间。2.2.2前面板2.2.2程序面板2.2.3 写一个温度监测器，当温度超过报警上限，而且开启报警时，报警灯点亮。温度值可以由随即数发生器产生。添加一个While循环和定时器，实现连续的温度采集监测。2.2.3前面板2.2.3程序面板2.2.4 计算学生三门课（语文，数学，英语）的平均分，并根据平均分划分成绩等级。要求输出等级A,B,C,D,E。90分以上为A，8089为B，7079为C，6069为D，60分以下为E。2.2.4前面板2.2.4程序面板2.2.5 连续温度采集监测添加报警信息，如下图所示，当报警发生时输出报警信息，“温度超限！当前温度： ”，正常情况下输出空字符串。2.2.5前面板2.2.5程序面板2.2.6 将一些字符串和数值转换为新的输出字符串，输出字符串是一个GPIB命令字符串，它可以用来和串口仪器通讯。2.2.6前面板2.2.6程序面板2.2.7 用FOR循环创建一个数组，并用图形显示输出其数组。2.2.7前面板2.2.7程序面板2.2.8 利用簇模拟汽车控制，如右图所示，控制面板可以对显示面板中的参量进行控制。油门控制转速，转速油门*100，档位控制时速,时速档位*40，油量随VI运行时间减少。2.2.8前面板2.2.8程序面板2.2.9 利用随机数发生器仿真一个0到5V的采样信号，每200ms采一个点，利用实时趋势曲线实时显示采样结果。2.2.9前面板2.2.9程序面板2.2.10 利用随机数发生器仿真一个0到5V的采样信号，每200ms采一个点，共采集50个点，采集完后一次性显示在Waveform Graph上。2.2.10前面板2.2.10程序面板2.2.11 在习题3的基础上再增加1路电压信号采集，此路电压信号的范围为5到10V，采样间隔是50ms，共采100个点。采样完成后，将两路采样信号显示在同一个Waveform Graph中。2.2.11前面板2.2.11程序面板3 利用LabVIEW8.2实现离散时间系统时域分析的设计3.1 实验目的1、学习LabVIEW的基本知识及操作。2、时域分析离散时间系统在给定激励下的响应。3、设计相应的虚拟仪器实现离散时间系统时域分析处理3.2 实验内容解差分方程，求零输入响应、零状态响应和完全响应。要求差分方程系数可在前面板输入。3.3 实验原理 零输入下的差分方程为齐次差分方程，一般表达式表示为 和求齐次微分方程类似，先假设一个如下形式的解：y(n)=Crn其中C、r 都是与n无关的参量。将此解代入（21）式可得将满足(2-1)式，故（22）式称为（21）式的特征方程，特征方程的N个根r1,r2,rN称为差分方程的特征根。由于特征方程根的类型不同，使得各个解y(n)也将采取不同形式，归纳如下：(1) 对每一个单实根r ，其解的函数为Cn1。(2) 对m重的实根r ,其解为m个函数之和(3) 对于每一对复根ajb，其解为两个函数之和(4) 对m重的一对复根ajb，其解为m对函数之和如下式方程：解题的方法是先求齐次解（即齐次方程之解），然后求特解，即求任何一个能满足上式的y(n) 函数。齐次解求法已讨论过了，为了求特解，先将输入函数x(n)代入方程式右端（称为自由项），观察自由项的函数形式来选择含有待定系数的特解函数式，将此特解函数代入方程后，再求待定系数。最后，齐次解与特解之和即为完全解。3.4 离散时间系统分析的编程及实现 选择激励，调节激励、系统方程和初始值等有关参数，来观察他们构成的系统的零输入响应、零状态响应和完全响应的波形显示。系统方程同时也显示在前面板上。如果想查