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文档简介
1、第三章 基于Matlab的信号与系统实验实验一:常见信号的MATLAB表示及运算实验学时:2学时实验类型:设计性实验要求:必修一、实验内容1、分别用MATLAB的向量表示法和符号运算功能,表示并绘出下列连续时间信号的波形: 2、分别用MATLAB表示并绘出下列离散时间信号的波形: &
2、#160; 3、已知信号f(t)的波形如下图所示,试用MATLAB绘出满足下列要求的信号波形。 (其中a的值分别为a0.5和a2) 4、已知两信号,求卷积积分,并与例题比较。5、已知两信号, ,求卷积积分。6、已知,求两序列的卷积和 。二、实验试做数据 1、分
3、别用MATLAB的向量表示法和符号运算功能,表示并绘出下列连续时间信号的波形: 符号运算法:syms t;f=sym('(2-exp(-2*t)*heaviside(t)');ezplot(f,-1,10);向量表示法:t=-1:0.01:10; t1=-1:0.01:-0.01; t2=0:0.01:10; f1=zeros(1,length(t1),ones(1,length(t2); f=(2-exp(-2*t).*f1; plot(t,f) axis(-1,10,0,2.1) syms t;f=sym('exp(t)*cos(t)*heaviside
4、(t)');ezplot(f,-2,8); 2、分别用MATLAB表示并绘出下列离散时间信号的波形: t=0:8; t1=-10:15; f=zeros(1,10),t,zeros(1,7); stem(t1,f) axis(-10,15,0,10) t=-20:10; f=ones(1,23),zeros(1,8);stem(t,f)axis(-20,10,0,2)3、已知信号f(t)的波形如下图所示,试用MATLAB绘出满足下列要求的信号波形。 syms
5、 t y;f=sym('2*heaviside(t)-heaviside(t-1)-heaviside(t-2)'); y=subs(f,t,-t);ezplot(y)axis(-3,3,0,3) (其中a的值分别为a0.5和a2)syms t,y;f=sym('2*heaviside(t)-heaviside(t-1)-heaviside(t-2)');y1=subs(f,t,0.5*t);figure(1) ezplot(y1)y2=subs(f,t,2*t);figure(2)ezplot(y2)hold on;plot
6、(1,1,0,1)hold off;axis(-3,6,0,6)4、已知两信号,求卷积积分,并与例题比较。t1=-1:0.01:0; f1=ones(size(t1); t2=0:0.01:1; f2=ones(size(t2); g=conv(f1,f2); g=g*0.01; t3=-1:0.01:1; subplot(311);plot(t1,f1);subplot(312)plot(t2,f2);subplot(313)plot(t3,g)5、已知两信号, ,求卷积积分。p=0.01;k2=-5:p:5; k1=0:p:5; f1=t1;f2=exp(k2).*(k2<
7、0)+k2.*exp(-k2).*(k2>=0);subplot(3,1,1),stairs(k1,f1); % 绘制f(t)的波形title('f1(t)');subplot(3,1,2),plot(k2,f2); % 绘制h(t)的波形title('f2(t)');y,k=sconv(f1,f2,k1,k2,p); % 计算y(t)=f(t)*h(t)subplot(3,1,3),plot(k,y); % 绘制y(t)=f(t)*h(t)的波形title('y(t)=f1(t)*f2(t)');6、已知,求两序列的卷积和 。x=1,2,
8、3,4,5;y=1,1,1,1,2;z=conv(x,y);N=length(z);stem(0:N-1,z);实验二:LTI系统的响应实验学时:2学时实验类型:设计性实验要求:必修一、实验内容1、 已知描述系统的微分方程和激励信号e(t) 分别如下,试用解析方法求系统的单位冲激响应h(t)和零状态响应r(t),并用MATLAB绘出系统单位冲激响应和系统零状态响应的波形,验证结果是否相同。; ; ;如下图3.2-1所示的电路中,已知,且两电感上
9、初始电流分别为,如果以电阻上电压作为系统输出,请求出系统在激励(v)作用下的全响应。图3.2-12、 请用MATLAB分别求出下列差分方程所描述的离散系统,在020时间范围内的单位函数响应、阶跃响应和系统零状态响应的数值解,并绘出其波形。另外,请将理论值与MATLAB仿真结果在对应点上的值作比较,并说出两者的区别和产生误差的原因。 ; ; ;一带通滤波器可由下列差分方程描述:, 其中为系统输入, 为系统输出。请求出当激励为(选取适当的n值)时滤波器的稳态输出。二、实验试做数据1、 已知描述系统的微分方程和激励信号
10、e(t) 分别如下,试用解析方法求系统的单位冲激响应h(t)和零状态响应r(t),并用MATLAB绘出系统单位冲激响应和系统零状态响应的波形,验证结果是否相同。; 单位冲激响应:a=1 4 4;b=1 3;impulse(b,a,4) 零状态响应:a=1 4 4;b=1 3;p1=0.01;t1=0:p1:5;x1=exp(-t1);lsim(b,a,x1,t1); 单位冲激响应:a=1 2 26;b=1 0;
11、impulse(b,a,4)零状态响应:a=1 2 26;b=1 0;p1=0.01;t1=0:p1:10;x1=exp(0*t1);lsim(b,a,x1,t1);单位冲激响应:a=1 4 3;b=0 1;impulse(b,a,4)零状态响应:a=1 4 3;b=0 1;p1=0.01;t1=0:p1:10;x1=exp(0*t1);lsim(b,a,x1,t1)2、 请用MATLAB分别求出下列差分方程所描述的离散系统,在020时间范围内的单位函数响应、阶跃响应和系统零状态响应的数值解,并绘出其波形。另外,请将理论值与MATLAB仿真结果在对应点上的值作比较,并说出两者的区别和产生误差的
12、原因。 ; a=1,2,1;b=1,0,0;k=0:20;x=(0.25.*k);y=filter(b,a,x);subplot(3,1,1),impz(b,a,0:20),subplot(3,1,2),dstep(b,a,0:20),subplot(3,1,3),stem(k,y) ;a=1,-5/6,1/6;b=1,0,-1;k=0:20;x=(1.*k);y=filter(b,a,x);subplot(3,1,1),impz(b,a,0:20),subplot(3,1,2),dstep(b,a,0:20),subplot(3,1,3),stem(k,y)实验三:连续
13、时间信号的频域分析实验学时:2学时实验类型:设计性实验要求:必修一、实验内容1、编程实现求下列信号的幅度频谱(1) 求出的频谱函数F1(j),请将它与上面门宽为2的门函数的频谱进行比较,观察两者的特点,说明两者的关系。(2) 三角脉冲 (3) 单边指数信号 (4) 高斯信号 2、利用ifourier( ) 函数求下列频谱函数的傅氏反变换(1) (2) 二、实验试做数据1、编程实现求下列信号的幅度频谱 (2) 三角脉冲 &
14、#160;syms t w Gt=sym('(1+t)* (Heaviside (t+1)-Heaviside (t)+(1-t)*(Heaviside (t-1)-Heaviside (t)'); Fw=fourier(Gt,t,w) ;FFw=maple('convert',Fw,'piecewise'); FFP=abs(FFw) ezplot(FFP,-10*pi 10*pi); grid;(3) 单边指数信号 syms t w Gt=sym('exp(-1*t)* Heaviside (t)'); Fw=fourier(
15、Gt,t,w) ;FFw=maple('convert',Fw,'piecewise'); FFP=abs(FFw) ezplot(FFP,-7*pi 7*pi); grid;axis(-7*pi 7*pi 0 1.2); %坐标轴修正(4) 高斯信号 syms t w Gt=exp(-t.2); Fw=fourier(Gt,t,w) FFP=abs(Fw) ezplot(Fw,-30 30) grid;axis(-30 30 0 2);2、利用ifourier( ) 函数求下列频谱函数的傅氏反变换(1)
16、 syms t wFw=sym('-2*w*j/(16+w2)');ft=ifourier(Fw,w,t)运行结果:ft = i*j*(-exp(-4*t)*heaviside(t)+exp(4*t)*heaviside(-t) (2) syms t wFw=sym('(w*j)2+5*j*w-8)/(j*w)2+6*j*w+5)');ft=ifourier(Fw,w,t)运行结果:ft =1/2/j*(-2*i*(3*exp(-i*t/j)-2*exp(-5*i*t/j)*heaviside(t)+3*i*exp(-i*t/j)-2*i
17、*exp(-5*i*t/j)+3*i*signum(0,Im(1/j),0)*exp(-i*t/j)-2*i*signum(0,Im(1/j),0)*exp(-5*i*t/j)+2*dirac(t)*j) 实验四:系统的零极点及频率响应特性实验学时:2学时实验类型:设计性实验要求:选修一、实验内容1、已知下列系统函数H (s)或状态方程,求其零极点,并画出零极点图。 * 状态方程:输出方程: y = 4 5 1X2、已知下列系统函数H (s),求其频率特性。 3、 已知系统函数H (s),求其频率特性和零极点图。二、实验试做数据1、已知下列系统函数H (s)或状态方程,求其零极点,并画出零极点图。 num=1 0 1; den=1 2 5;z,p=tf2zp(num,den);zplane(z,p) num=3 -9 6; den=1 2 2;z,p=tf2zp(num,den);zplane(z,p)2、已知下列系统函数H (s),求其频率特性。 num=0 2 0;
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