《专业概论》课程论文-MATLAB在信号分析中的应用举例.doc

专业概论课程论文MATLAB在信号分析中的应用举例 姓名：学号：2011012564年级：2011级 专业：电气工程及其自动化 2013年春季学期摘要：为了对信号进行可视化直观分析，引入MATLAB作为信号仿真与调试工具借助于MAPLE内核提供的信号处理工具箱不仅可以生成信号,还可计算系统的响应,并完成对连续系统的时域、频域及复频域的分析。通过实例表明了便捷性,可以提高工作效率,同时也证明了MATLAB在理论分析中的重要性。 MATLAB是美国MathWorks公司开发的大型工程计算软件,其顶尖的数值计算功能、强大的图形可视化功能、简洁易学的编程语言、可交互式的集成环境,深受工程技术人员欢迎。由于其内部包含规模极大、覆盖面极广的工具箱,因此应用范围十分广泛1。利用其强大的信号不仅处理工具箱可以生成信号,而且还可计算系统的响应,并可完成对连续时间系统的时域、频域及复频域的分析。下面就具体实例来说明1.用MATLAB表示典型信号例1:绘制抽样信号Sa(t)的波形。绘制此信号的MATLAB程序如下:t=-20:0.01:20;x1=sinc(t/pi);plot(t,x1);grid on;其仿真结果如下图 抽样信号Sa(t)的波形2.用MATLAB实现信号的运算 例2:已知信号x1(t)=sin(2t)及信号x2(t)=sin(16t),画出 x3(t)=x1(t)+x2(t)的波形。 绘制此信号的MATLAB程序如下: t=0:0.001:2.5; x1=sin(2*pi*t); x2=sin(16*pi*t); plot(t,x1+1,:,t,x1-1,:,t,x1+x2);grid on; 其仿真结果如下图 信号x3(t)的波形3.用MATLAB对连续系统时域分析 3.1用MATLAB求解系统的冲激响应和阶跃 响应。 例3: 已知系统的输入输出微分方程y(t)+3y(t)+2y(t)=x(t),求解系的 单位冲激响应和单位阶跃响应。 绘制此信号的MATLAB程序如下: b=1; a=1,3,2; subplot(1,2,1);impulse(b,a);grid on; subplot(1,2,2);step(b,a);grid on; 其仿真结果如下图 系统响应曲线 3.2用MATLAB求解LTI连续系统的响应。 例4:已知描述某连续时间系统的微分方程为:y(t)+4y(t)+4y(t)=x(t)+3x(t),求当输入信号为x(t)=eu(t)时系统产生的零状态响应。 绘制此信号的MATLAB程序如下: b=1,3; t=0:0.001:5; x=exp(-1*t); lsim(b,a,x,t);grid on; 其仿真结果如下图 系统零状态响应4.用MATLAB对连续系统频域分析 例5:设周期矩形脉冲信号x(t)的脉冲宽度为,脉冲幅度为A,周期为T,画出该信号的频谱图。 绘制此信号的MATLAB程序如下: n=-30:30;A=1; tao=1;T=8; w=2*pi/T; x=n*tao/T; Fn=A*tao*sinc(x)/T; stem(n*w,Fn);grid on;其仿真结果如下图 周期矩形脉冲x(t)的频谱5.用MATLAB对连续系统复频域分析 例6:设有系统函数H(s)=(2s+1)/(s3+2s2+2s+1),试画出零极点图,并绘出系统的冲激响应曲线、幅频响应曲线和相频响应曲线。 绘制此信号的MATLAB程序如下: num=2,1;den=1,2,2,1; sys=tf(num,den); poles=roots(den); figure(1);pzmap(sys); t=0:0.001:10; h=impulse(num,den,t); figure(2);plot(t,h); title(Impulse Response);grid on; II,w=freqs(num,den); figure(3);plot(w,abs(II); title(Magnitude Response);grid on; figure(4);plot(w,angle(II); title(Phase Response);grid on;其仿真结果如下图 程序图 系统零极点图 系统冲激响应曲线 系统幅频响应曲线 系统相频响应曲线6.结束语 MATLAB是一种进行科学和工程计算的交互式程序语言,把理论计算与MATLAB计算相结合,不仅能帮助学生完成数值计算,而且还能对信号进行可视化的直观表现,并可进一步地对系统进行仿真分析测试,从而培养学生主动获取知识和独立解决问题的能力,为学习后继课程打下坚实的基础。参考文献:1梁红,梁洁,等 信号与系统分析及MATLAB实现M 北京:电子工业出版,20022杨育霞 信号与系统M 北京:人民邮电出版,2005