信号与系统分析（第3版） 课件 【ch09】MATLAB在信号域系统中的应用

新工科建设·电子信息类系列教材信号与系统分析第九章MATLAB在信号与系统中的应用01引言一、引言MATLAB软件原来是作为一个“矩阵实验室”加以发展的，它的基本元素是矩阵。因为MATLAB指令的表达方式与人们以数字语言描述工程问题的形式很相似，并且其程序的编写比其他高级语言更为快捷方便，所以发展至今天，该软件已经远远超过了原先的能力而成为通用的科学与技术计算的一种交互系统和编程语言。信号与系统的仿真运算任务要求有一个具有交互式教学计算和易用的集成图形的环境这个环境还要编程简单功能连贯。因此，MATLAB成为最优选择。MATLAB软件在信号与系统中的应用主要有两条途径，即推导演算途径、数值计算与仿真分析途径。一、引言MATLAB提供了符号运算SYMBOLIC工具箱。该工具箱提供了进行傅里叶正变换的fourier函数和ifourier函数,进行拉普拉斯正、逆变换的laplace函数和ilaplace函数，进行Z正逆变换的ztrans函数和iztrans函数等所以基本能满足信号与系统课程的需求MATLAB在信号与系统中的另一个应用途径就是进行数值计算与仿真分析，即把公式演算问题转化为数值计算问题，如函数波形的绘制，卷积积分，冲激响应与阶跃响应的仿真分析，连续时间系统的时域、频域分析,离散时间系统的时域、频域分析等。通过数值计算与仿真分析,可以为将来实际使用MATLAB进行信号与系统的各种分析和应用打下基础，并可进一步加强对本课程理论知识的理解。02信号的产生与运算二、信号的产生与运算常用信号的MATLAB表示1

二、信号的产生与运算常用信号的MATLAB表示1二、信号的产生与运算常用信号的MATLAB表示12.正、余弦信号

二、信号的产生与运算常用信号的MATLAB表示1二、信号的产生与运算常用信号的MATLAB表示1

二、信号的产生与运算常用信号的MATLAB表示1二、信号的产生与运算用MATLAB实现信号的基本运算21.连续信号的尺度变换、翻转、平移

二、信号的产生与运算用MATLAB实现信号的基本运算21.连续信号的尺度变换、翻转、平移解：本例题可以用符号运算来求解。其MATLAB实现如下：二、信号的产生与运算用MATLAB实现信号的基本运算21.连续信号的尺度变换、翻转、平移二、信号的产生与运算用MATLAB实现信号的基本运算21.连续信号的尺度变换、翻转、平移二、信号的产生与运算用MATLAB实现信号的基本运算21.连续信号的尺度变换、翻转、平移二、信号的产生与运算用MATLAB实现信号的基本运算22.离散信号的基本运算

二、信号的产生与运算用MATLAB实现信号的基本运算22.离散信号的基本运算

二、信号的产生与运算用MATLAB实现信号的基本运算22.离散信号的基本运算03LTI连续时间系统的时域分析三、LTI连续时间系统的时域分析1.LTI连续时间系统零状态响应的求解

三、LTI连续时间系统的时域分析1.LTI连续时间系统零状态响应的求解三、LTI连续时间系统的时域分析1.LTI连续时间系统零状态响应的求解三、LTI连续时间系统的时域分析2.LTI连续时间系统单位冲激响应和单位阶跃响应的求解在MATLAB中，求解冲激响应时可以使用函数impulse，求解阶跃响应时可以使用函数step。其调用方式为其中，t表示计算系统响应的抽样点向量；sys是LTI系统模型。例题9-15：求解例题9-14的单位冲激响应和单位阶跃响应三、LTI连续时间系统的时域分析2.LTI连续时间系统单位冲激响应和单位阶跃响应的求解三、LTI连续时间系统的时域分析2.LTI连续时间系统单位冲激响应和单位阶跃响应的求解04LTI离散时间系统的时域分析四、LTI离散时间系统的时域分析1.LTI离散时间系统零状态响应的求解

四、LTI离散时间系统的时域分析1.LTI离散时间系统零状态响应的求解

四、LTI离散时间系统的时域分析1.LTI离散时间系统零状态响应的求解四、LTI离散时间系统的时域分析2.LTI离散时间系统单位脉冲响应的求解

四、LTI离散时间系统的时域分析2.LTI离散时间系统单位脉冲响应的求解05连续信号的频谱分析及连续系统的频域分析五、连续信号的频谱分析及连续系统的频域分析周期信号的频谱分析1

五、连续信号的频谱分析及连续系统的频域分析周期信号的频谱分析1五、连续信号的频谱分析及连续系统的频域分析非周期信号的傅里叶变换2进行傅里叶变换时，主要会应用fourier函数和ifourier函数分别进行傅里叶正变换和傅里叶逆变换。这两个函数都会接受由sym函数定义的符号变量，如下面求阶跃信号的傅里叶变换的MATLAB代码。例题9-20：求单边指数信号f(t)=e-u(t)的傅里叶变换,并画出其幅度谱。五、连续信号的频谱分析及连续系统的频域分析非周期信号的傅里叶变换2五、连续信号的频谱分析及连续系统的频域分析非周期信号的傅里叶变换206LTI连续时间系统的s域分析六、LTI连续时间系统的s域分析1.拉普拉斯变换用MATLAB进行拉普拉斯变换主要会应用到laplace函数和ilaplace函数，它们分别用于进行拉普拉斯变换和拉普拉斯逆变换，其调用形式为其中，f和F分别为时域表示式和s域表示式的符号表示。这两个函数都接受由sym函数定义的符号变量。六、LTI连续时间系统的s域分析1.拉普拉斯变换六、LTI连续时间系统的s域分析2.用MATLAB实现F(s)的部分分式的展开利用MATLAB的residue函数可以得到复频域表示式F(s)的部分分式展开式其调用形式为其中，num，den分别为F(s)分子多项式和分母多项式的系数向量；r为部分分式的系数；p为极点；k为多项式的系数，若F(s)为真分式，则k为零。六、LTI连续时间系统的s域分析2.用MATLAB实现F(s)的部分分式的展开07LTI离散时间系统的z域分析七、LTI离散时间系统的z域分析Z变换1用MATLAB进行Z变换时主要用到ztrans函数和iztrans函数它们分别用于进行Z变换和Z逆变换。七、LTI离散时间系统的z域分析用MATLAB实现X(z)的部分分式的展开2利用MATLAB的residue函数可以得到X(z)的部分分式的展开式，类似于前面讲过的拉普拉斯象函数的部分分式展开。七、LTI离散时间系统的z域分析用MATLAB实现X(z)的部分分式的展开2七、LTI离散时间系统的z域分析LTI离散时间系统的z域分析