信號(hào)與系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)報(bào)告.doc

1、信號(hào)與系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)報(bào)告中南大學(xué)信號(hào)與系統(tǒng)試驗(yàn)報(bào)告姓名:學(xué)號(hào):專業(yè)班級(jí):自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)一基本信號(hào)得生成1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康胠 學(xué)會(huì)使用 MATLAB 產(chǎn)生各種常見得連續(xù)時(shí)間信號(hào)與離散時(shí)間信號(hào); l 通過ATLAB 中得繪圖工具對(duì)產(chǎn)生得信號(hào)進(jìn)行觀察，加深對(duì)常用信號(hào)得理解; l 熟悉 MTAB 得基本操作,以及一些基本函數(shù)得使用,為以后得實(shí)驗(yàn)奠定基礎(chǔ)。2 2 。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 運(yùn)行以上九個(gè)例子程序，掌握一些常用基本信號(hào)得特點(diǎn)及其AB 實(shí)現(xiàn)方法；改變有關(guān)參數(shù)，進(jìn)一步觀察信號(hào)波形得變化. 在范圍內(nèi)產(chǎn)生并畫出以下信號(hào): a); b) ； c) ； d) .程序: k= 0 0 ：1 1 ; ;f1k=ze os(1 ， 10

2、）, , ,zer （1 1 ，1 1 ）; ;subplot （2 2 ， 2,1)stem( , , 1k ）title( f1k ）f2k=zer s s （ ,8), ，z z r r s s （1 1 ， 12 ）; ;su plot(2 ， 2,2 ） te （k k ， f2k ）titl ("f2 ）f3k zeros （ ,14 ）, , ， zer s s （1 1 ，6 6 ）; ;su t t （2 2 ，2 2 ， 3)st m( k,f k)ti le("f3k" ） 4k= k k- - k; bpl (2 ，2 2 ， 4)s s

3、em （ k,f4k)t t tle( 4k") 在 范圍內(nèi)產(chǎn)生并畫出以下信號(hào): a) ; b) ; c) 。請(qǐng)問這三個(gè)信號(hào)得基波周期分別就是多少？ 程序: = = ：31 ；1 1 = = （ /4_) ) 、 cos （ /4_k ）; ; lo (3,1, ) ) em(k ，1 1 ) ) itle( f1k " " ） k=(cos(pi/4_k) 、 ; ;subp ot(3, ,2)t t m m （， f2 ) )i i e( k " " ）f3 =s n n （ pi ）、s s （ i/8 k k ）; ;sub lot （

4、，1 1 ，）st m m （ ,f3k ）tit e e （ f3 k k ）其中1k得基波周期就是, f2k得基波周期就是, k得基波周期就是 16 實(shí)驗(yàn) 二信號(hào)得基本運(yùn)算1 1 。實(shí)驗(yàn)?zāi)康胠 學(xué)會(huì)使用ATLA完成信號(hào)得一些基本運(yùn)算; l 了解復(fù)雜信號(hào)由基本信號(hào)通過尺度變換、翻轉(zhuǎn)、平移、相加、相乘、差分、求與、微分及積分等運(yùn)算來表達(dá)得方法; l 進(jìn)一步熟悉 MTLAB 得基本操作與編程,掌握其在信號(hào)分析p 中得運(yùn)用特點(diǎn)與使用方式 。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 運(yùn)行以上三個(gè)例題程序,掌握信號(hào)基本運(yùn)算得ATA實(shí)現(xiàn)方法;改變有關(guān)參數(shù)，考察相應(yīng)信號(hào)運(yùn)算結(jié)果得變化特點(diǎn)與規(guī)律。 已知信號(hào)如下圖所示：a) 用 MALAB

5、 編程復(fù)現(xiàn)上圖; 作業(yè)題a: t=-6:0 、1 ：6; ft1=t ip s(t, ,0 、）; sub ot( ,1,1 ）ot(t,ft1) it e( f(t) )b) 畫出得波形; b t= 6:0 、00 :6; t = ripuls(2 (1 t),6 ，0 、) ； s bp ot(1,1,1 ）pl t(t ，t ) t t ( f （(1- ）") -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 400.81.82tf(t)給 定 信 號(hào) f(t)c) 畫出得波形;c h=0 、0 ；t= 6: :6; yt= ri u s( ,6,

6、0 、5) ； y = iff(yt ）_1/h; plot(t( :lengt (t) 1 ），1 ）tit e( df(t ）/ t )d) 畫出得波形。d t6:、:6; for _=1:ngh(t)2(_)=ud(ipus(,6，、5),3,t(_); end lot(,y2）tte("itga f f(t)"）實(shí)驗(yàn) 三系統(tǒng)得時(shí)域分析p 1 1 。實(shí)驗(yàn)?zāi)康胠 學(xué)習(xí)并掌握連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)得零狀態(tài)響應(yīng)、沖激響應(yīng)與階躍響應(yīng)得 MATLAB求解方法； l 學(xué)習(xí)并掌握離散時(shí)間系統(tǒng)得零狀態(tài)響應(yīng)、沖激響應(yīng)與階躍響應(yīng)得 MTAB 求解方法; l 進(jìn)一步深刻理解連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)與離散時(shí)間系統(tǒng)

7、得系統(tǒng)函數(shù)零極點(diǎn)對(duì)系統(tǒng)特性得影響; 學(xué)習(xí)并掌握卷積得 MTLAB 計(jì)算方法。2.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 運(yùn)行以上五個(gè)例題程序,掌握求解系統(tǒng)響應(yīng)得 MTA分析p 方法;改變模型參數(shù),考察系統(tǒng)響應(yīng)得變化特點(diǎn)與規(guī)律。 設(shè)離散系統(tǒng)可由下列差分方程表示：計(jì)算時(shí)得系統(tǒng)沖激響應(yīng)。程序： 20:100 ；a= 1 1- - 1 、9 ；b=1;h= mpz （b b ，a a ，k k ）; ;stem （ k, ）; ;_la el(Ti (sec)y y el(y(t)") 設(shè),輸入，求系統(tǒng)輸出。（?。┏绦? k=- -1 1 :50 ；u u = = z z ro （ 1,1 ), nes(1, ) ) ;

8、 ; 1k= er s( ， 20 ），o o es( , , ）; ; k=0 、9 9 、k 、_uk;fk=u - - u1k;yk=co o v v （ hk,f ) ) ；stem （ 0:length(yk ）- - ， yk ）; ; 已知濾波器得傳遞函數(shù)：輸入信號(hào)為為隨機(jī)信號(hào)。試?yán)L出濾波器得輸出信號(hào)波形.(取) 程序: R= ；d=rand （ ,R ）0 0 、; ;t=0:100 ；s=2 si (0 、05_pi_t) ；f=s d d ；su lo (2,1,1);plot(t ， , - - 、，t t ， s,b- - ",t,f ， "r- -

9、 );l l b b l l （" " i i e in e_ t ）; ;legend （ "d t t "," " " ， "ft ）；tit t e e （" " 處理前得波形) )b=0 、22 ;a= 0 0 、8;y=fi er(b ，) ) ；su p p ot （2 2 ， 1,2);pl t t （ ,s,"b - -" " ，t t ， y,r- - ) ；_l b b l( i i e i e_ t");leg nd("s

10、t t , t ）; ;title （" " 濾波器輸出波形) )實(shí)驗(yàn) 四周期信號(hào)得頻域分析p .實(shí)驗(yàn)?zāi)康胠 掌握周期信號(hào)傅立葉級(jí)數(shù)分解與合成得計(jì)算公式 l 掌握利用 MATA實(shí)現(xiàn)周期信號(hào)傅立葉級(jí)數(shù)分解與綜合方法 l 理解并掌握周期信號(hào)頻譜特點(diǎn) 、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 1、仿照例程,實(shí)現(xiàn)下述周期信號(hào)得傅立葉級(jí)數(shù)分解與合成:要求:(）首先，推導(dǎo)出求解，,得公式，計(jì)算出前 10 次系數(shù)；(b)利用TAB 求解，,得值,其中,求解前 10 次系數(shù),并給出利用這些系數(shù)合成得信號(hào)波形。（)設(shè)周期信號(hào)得周期為,角頻率,且滿足狄里赫利條件,則該周期信號(hào)可以展開成傅立葉級(jí)數(shù)。（）三角形式傅立葉級(jí)數(shù)dt

11、 t n t fTbdt t n t fTadt t fTat n b t n a at b t a t b t a t b t a a t fTT nTT nTTnnnnn n n nòòòå å-¥=¥=+ + =+ + + + + + + + =221122112210 02 2 2 2 1 1 1 1 011sin ) (2cos ) (2) (1) sin( ) cos(sin cos sin cos sin cos ) (www ww w w w w w（）指數(shù)形式傅立葉級(jí)數(shù)（b）求解,及合成信號(hào)波形所用程序:

12、fnction _sm,B_symTFShhsym 采用符號(hào)計(jì)算求一個(gè)周期內(nèi)連續(xù)時(shí)間函數(shù) f 得三角級(jí)數(shù)展開系數(shù)，再用這些 展開系數(shù)合成連續(xù)時(shí)間函數(shù)、傅立葉級(jí)數(shù) 量值數(shù)是就都出輸入輸?shù)脭?shù)函數(shù)階得波諧 6=fN Nn數(shù)位確準(zhǔn)得據(jù)數(shù)出輸 數(shù)系開展項(xiàng) soc 波諧次、3,是就次依素元后其，項(xiàng)流直是就素元 1 第my_A B_sym 第 2，,、元素依次就是 1，2，3、次諧波 si項(xiàng)展開系數(shù) ta=to/T=0、2 ss t n k _T4; tao=T/4; =-1、; f arn無意中搜出這么喜歡的文章。MATLAB的基本知識(shí)MATLAB是矩陣實(shí)驗(yàn)室（Matri_ Laboratory）的簡稱，

13、用于算法開發(fā)、數(shù)據(jù)可視化、數(shù)據(jù)分析p 以及數(shù)值計(jì)算的高級(jí)技術(shù)計(jì)算語言和交互式環(huán)境，主要包括MATLAB和Simulink兩大部分。一、基本功能：1.將數(shù)值分析p 、矩陣計(jì)算、科學(xué)數(shù)據(jù)可視化以及線性、非線性動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的建模和仿真等諸多強(qiáng)大功能集成在一個(gè)易于使用的視窗環(huán)境中，在很大程度上擺脫了傳統(tǒng)非交互式程序設(shè)計(jì)語言（如C、Fortran）的編輯模式。 2.MATLAB可以進(jìn)行矩陣運(yùn)算、繪制函數(shù)和數(shù)據(jù)、實(shí)現(xiàn)算法、創(chuàng)建用戶界面、連接其他編程語言的程序等，主要應(yīng)用于工程計(jì)算、控制設(shè)計(jì)、信號(hào)處理與通訊、圖像處理、信號(hào)檢測(cè)、金融建模設(shè)計(jì)與分析p 等領(lǐng)域。3.MATLAB的基本數(shù)據(jù)單位是矩陣，它的指令表達(dá)式與

14、數(shù)學(xué)、工程中常用的形式十分相似，故用MATLAB來解算問題要比用C，F(xiàn)ORTRAN等語言完成相同的事情簡捷得多，是成為一個(gè)強(qiáng)大的數(shù)學(xué)軟件。MATLAB具有很多功能豐富的應(yīng)用工具箱（Signal Proceing Toolbo_信號(hào)處理工具箱），為用戶提供了大量方便實(shí)用的處理工具。函數(shù)可以直接調(diào)用,用戶也可以將自己編寫的實(shí)用程序?qū)氲組ATLAB函數(shù)庫中方便自己以后調(diào)用。二、優(yōu)勢(shì)：1.友好的工作平臺(tái)編程環(huán)境 2.簡單易用的程序語言3.強(qiáng)大的科學(xué)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理能力 4.出色的圖形處理功能 5.應(yīng)用廣泛的模塊集合工具箱 6.實(shí)用的程序接口和發(fā)布平臺(tái) 7.應(yīng)用軟件開發(fā)（包括用戶界面）三、常用函數(shù)：e_

15、p：自然對(duì)數(shù)的底數(shù)e i 或j：基本虛數(shù)單位pi：圓周率p（= 3.1415926）abs(_)：純量的絕對(duì)值或向量的長度angle(z)：復(fù)數(shù)z的相角(Phase angle)sqrt(_)：開平方real(z)：復(fù)數(shù)z的實(shí)部imag(z)：復(fù)數(shù)z的虛部conj(z)：復(fù)數(shù)z的共軛復(fù)數(shù)round(_)：四舍五入至最近整數(shù)fi_(_)：無論正負(fù)，舍去小數(shù)至最近整數(shù)floor(_)：下取整，即舍去正小數(shù)至最近整數(shù)ceil(_)：上取整，即加入正小數(shù)至最近整數(shù)sign(_)：符號(hào)函數(shù)(Signum function)。rem(_,y)：求_除以y的余數(shù) pow2(_)：2的指數(shù)MATLAB常用信號(hào)

16、處理函數(shù)sin(t)：正弦函數(shù)cos(t)：余弦函數(shù)tan(t)：正切函數(shù) atan(t)：反正切函數(shù)sinc(t): sinc(t)=sin(t)/(t);抽樣函數(shù)Sa(t)=sinc(t/pi) rectpuls(t,width):幅度為1，寬度為width的以t=0為對(duì)稱軸的矩形波tripuls(t,width):最大幅度為1，寬度為widtht=0的為對(duì)稱軸的三角波。MATLAB基本二維繪圖函數(shù)plot(_,y): _軸和y軸均為線性刻度（繪制連續(xù)信號(hào)的波形）stem(_,y）：針狀圖或火柴棒圖 （繪制離散信號(hào)的波形） subplot：當(dāng)前窗口分割；subplot(m,n,k)把圖形窗

17、口分割為m行n列的m_n個(gè)子窗口，當(dāng)前窗口為第k個(gè)。注解函數(shù)_label("Input Value"); _軸注解ylabel("Function Value"); y軸注解title("Two Trigonometric Functions"); 圖形標(biāo)題legend("y = sin(_)","y = cos(_)"); 圖形注解 四、一維數(shù)組/向量生成法 1逐個(gè)元素輸入法_ = 2, pi/2, sqrt(3), 3+5i _ = 1 2 3 4 5 6 輸入數(shù)組必須用 為輸入界限；數(shù)組元

18、素之間必須用逗號(hào)或者空格鍵分隔； 單個(gè)元素可以為數(shù)值、賦值變量或者表達(dá)式。2.冒號(hào)生成法冒號(hào)用于表示向量、帶有下標(biāo)的數(shù)組以及用來表示循環(huán)。這里冒號(hào)表示步長設(shè)定。t = a : inc : b a為數(shù)組起點(diǎn)，b為數(shù)組終點(diǎn)，inc為步長。inc可以省略，缺省時(shí)默認(rèn)為1；inc可以為正也可以為負(fù)。 3.t=linspace(a,b,num) 4.特殊二維矩陣建立全1矩陣 ones (a,b) 全0矩陣 zeros (a,b) 隨機(jī)均勻分布矩陣 rand (a,b)，產(chǎn)生0 1之間均勻分布的隨機(jī)數(shù)組 五、數(shù)組運(yùn)算（點(diǎn)運(yùn)算）數(shù)組運(yùn)算是指無論在數(shù)組上施加什么運(yùn)算，總認(rèn)定該種運(yùn)算對(duì)被運(yùn)算數(shù)組中的每一個(gè)元素平

19、等的實(shí)施同樣的操作。數(shù)組的乘除運(yùn)算以及轉(zhuǎn)置的運(yùn)算符號(hào)前面的小黑點(diǎn)不能遺漏，否則不按數(shù)組運(yùn)算規(guī)則進(jìn)行。在MATLAB中，數(shù)組運(yùn)算因?yàn)槠溥\(yùn)算符是在有關(guān)算術(shù)運(yùn)算符前面加點(diǎn)，所以又叫點(diǎn)運(yùn)算。點(diǎn)運(yùn)算符有._、./、.和.。兩矩陣進(jìn)行點(diǎn)運(yùn)算是指它們的對(duì)應(yīng)元素進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算，要求兩矩陣的維參數(shù)相同。代碼編寫規(guī)范：1.可以在命令窗口（mand dow）編寫（回車即運(yùn)行），也可以建立新的腳本文件，鍵入代碼，保存文件在MATLAB的子文件夾下；保存之后點(diǎn)擊綠色的run按鈕運(yùn)行程序。文件命名時(shí)需注意，文件名只能是由純字母或字母、數(shù)字和下劃線組成，必須以字母開頭，不能出現(xiàn)漢字。 2.每條語句之后以分號(hào)結(jié)束。 3.注釋需以開頭。4.代碼需在英文輸入法下進(jìn)行。 5.clc;清空命令窗口 close all；關(guān)閉所有圖形窗口 clear; 清除工作空間中的變量實(shí)驗(yàn)一連續(xù)信