《信号与线性系统实验报告（2020年11月整理）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《信号与线性系统实验报告（2020年11月整理）（11页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、课 程 实 验 报 告,1,课程名称： 信号与线性系统 专业班级： 计算机科学与技术 11 级 10 班 学号： U201114445 姓名： 王涛 指导教师： 孙伟平 报告日期： 2013/7/1,计算机科学与技术学院,2,实验一,连续时间系统的时域分析,% 1_1_1.m T=0.01; tx=0:T:2; x=rectpuls(tx-1),2).*exp(-tx); th=0:T:2; h=rectpuls(th-1),2).*2; t=(0+0):T:(2+2); y=conv(x,h); figure subplot(3,1,1);plot(tx,x) ylabel(输入激励); s
2、ubplot(3,1,2); plot(th,h) ylabel(单位冲激响应); subplot(3,1,3); plot(t,y) ylabel(输出响应); % 1_1_2.m T=0.01;tx=-4:T:4; x=rectpuls(tx-0),8).*(1-abs(tx)/4); th=0:T:4; h=(th=0); t=(-4):T:8; y=conv(x,h); figure subplot(3,1,1); plot(tx,x) ylabel(输入激励); subplot(3,1,2); plot(th,h) ylabel(单位冲激响应); subplot(3,1,3); pl
3、ot(t,y) ylabel(输出响应); % 1_2_1.m,R=10; C=4; U0=2;,% 电阻值 % 电容值 % 电容电压初始值,3,S=num2str(C),*,num2str(R),*Dy+,y=heaviside(t);% 得到微分 方程的字符串表达式 init=y(0)=,num2str(U0);% 得到初始条件的字符串表达式 y=dsolve(S,init,t); %求解微分方程，得到符号解 t=2:0.01:2*pi; x=ones(1,length(t); figure subplot(1,2,1); plot(t,x) title(激励电压);,% 2 号子图显示输
4、出响应 ys,subplot(1,2,2); ezplot(y,0,2*pi) title(输出响应),% 得到微分,% 1_2_2.m R=0.5;% 电阻值 L=1;% 电容值 I0=2;% 电感电流初始值 S=num2str(L),*Dy+, num2str(R),*y=heaviside(t); 方程的字符串表达式,init=y(0)=,num2str(I0);% 得到初始条件的字符串表达式 y=dsolve(S,init,t);%求解微分方程，得到符号解 t=0:0.01:2*pi; x=ones(1,length(t); %得到时间范围 t 内的阶跃信号 u(t) 的离散抽样序列
5、x figure subplot(1,2,1); % 多子图显示，将图形框分为 1x2 个子图，1 号子图显示阶跃信号 x plot(t,x) title(激励电压);,% 2 号子图显示输出响应 ys,subplot(1,2,2); ezplot(y,0,2*pi) title(输出响应) 实验分析：,本次实验应用连续系统时域分析的两种方法，卷积计算和微分方程的求解。 实验二信号的傅里叶分析实验 % 2_1_1.m N=10;%希望看到的谐波次数 syms t T k;% 定义时间 t、周期 Ta、下标 k 三个符号 y=subs(sym(Heaviside(t+T/20)-Heavisid
6、e(t-T/20),T,TT);% 锯齿脉冲基础波形，tao/T=1/20 %修改上面的 sym 中的参数，将 T/20 改为 T/40 皆可 %得到占空比为 1/20 的。,4,A0=int(y,t,-TT/2,TT/2)/TT;% 直流分量 A0 %利用符号法得到各频率分量的复数 Fourier 系数 Ak 的符号表达式 Ak=int(y*exp(-2*i*pi*k*t/TT),t,-TT/2,TT/2)/TT; fk=sym(Ak)*sym(exp(2*i*k*pi*t/TT); % 计算 k 在区间 -N,N 内的 Fourier 系数，存入向量 a（长度为 2*N+1） for m=
7、-N:-1 %a(m+N+1)=numeric(subs(Ak,k,m); a(m+N+1)=double(subs(Ak,k,m); end a(N+1)=double(sym(A0); for m=1:N a(m+N+1)=double(subs(Ak,k,m); end% for % 利用 symsum 命令进行符号求和，得到综合信号 f f=symsum(fk,k,-N,-1)+A0+symsum(fk,k,1,N); % 图形显示结果 figure n=-N:N; as=abs(a)*2;% 由 Fourier 系数得到频谱幅度 subplot(3,1,1) ezplot(y,-TT
8、,TT) ylabel(原函数); subplot(3,1,2) ezplot(f,-TT,TT) ylabel(合成函数); subplot(3,1,3) stem(n,as) ylabel(幅度频谱图); % 2_1_2.m sym t; f=sym(t/5)*(Heaviside(t+5)-Heaviside(t-5);% 信号的符号表达式 F=fourier(f);% 得到 Fourier 变换的符号表达式 FF=maple(convert,F,piecewise);% 对 Fourier 变换的符号表达式进行转换，使其便于画图 FFF=abs(FF);% 得到频谱符号表达式 figu
9、re subplot(1,2,1) ezplot(f,-2,2) title(时域波形 f(t); subplot(1,2,2) ezplot(FFF,-2,2) title(频域波形 F(jw); % 2_2_1.m,5,sym t; f=sym(Heaviside(t+2)-Heaviside(t-2);% 信号的符号表达式 F=fourier(f);% 得到 Fourier 变换的符号表达式 FF=maple(convert,F,piecewise);% 对 Fourier 变换的符号表达式进行转换，使其便于画图 FFF=abs(FF);% 得到频谱符号表达式 figure subplo
10、t(1,2,1) ezplot(f,-2*pi,2*pi) title(时域波形 f(t); subplot(1,2,2) ezplot(FFF,-2*pi,2*pi) title(频域波形 F(jw); % 2_2_2.m sym t; f=sym(1+t)*(Heaviside(t+1)-Heaviside(t)+(1-t)*(Heaviside(t)-Heaviside(t-1);% 信号的符 号表达式 F=fourier(f);% 得到 Fourier 变换的符号表达式 FF=maple(convert,F,piecewise);% 对 Fourier 变换的符号表达式进行转换，使其便
11、于画图 FFF=abs(FF);% 得到频谱符号表达式 figure subplot(1,2,1) ezplot(f,-2,2) title(时域波形 f(t); subplot(1,2,2) ezplot(FFF,-2,2) title(频域波形 F(jw); 实验分析： 本次试验通过输入不同的参数可以验证傅里叶变换的性质。 实验三连续时间系统的频域分析实验 % 3_1.m m=0.1:0.2:0.9; b=1;% 分子系数向量 for i=1:5 a=m(i)-m(i)*m(i),1;% 分母系数向量 printsys(b,a,s) Hz,w=freqs(b,a); w=w./pi; ma
12、gh=abs(Hz); zerosIndx=find(magh=0); magh(zerosIndx)=1; magh=20*log10(magh); magh(zerosIndx)=-inf;,6,angh=angle(Hz); angh=unwrap(angh)*180/pi;% 角度换算 figure subplot(1,2,1) plot(w,magh); grid on %set(H(2,2),xlim,0,1) xlabel(特征角频率(timespi rads/sample) title(幅频特性曲线 |H(w)| (dB); subplot(1,2,2) plot(w,angh
13、); grid on xlabel(特征角频率 (timespi rads/sample) title(相频特性曲线 theta(w) (degrees); end % 3_2.m b=b2,b1,b0;% 分子系数向量 a=a2,a1, a0;% 分母系数向量 printsys(b,a,s) Hz,w=freqs(b,a); w=w./pi; magh=abs(Hz); zerosIndx=find(magh=0); magh(zerosIndx)=1; magh=20*log10(magh);% 以分贝 magh(zerosIndx)=-inf; angh=angle(Hz); angh=
14、unwrap(angh)*180/pi;% 角度换算 figure subplot(1,2,1) plot(w,magh); grid on %set(H(2,2),xlim,0,1) xlabel(特征角频率(timespi rads/sample) title(幅频特性曲线 |H(w)| (dB); subplot(1,2,2) plot(w,angh); grid on xlabel(特征角频率 (timespi rads/sample) title(相频特性曲线 theta(w) (degrees); 实验分析： 本次实验研究连续时间系统的频域分析，重点分析的频率特性即频率响应特性，为
15、系统 在正弦信号激励下稳态响应随频率变化而变化的情况，包括幅度随频率变化的响应和相位随,7,频率变化的响应两个部分。在手绘频率响应特性曲线时，可以利用极、零点借助几何作图法 绘制。 实验四拉普拉斯逆变换及应用 % 4_1_1.m z=-5+0*i;% 零点向量 p=-4,-3,-1;% 极点向量 k=2;% 增益系数 num,den=zp2tf(z,p,k); printsys(num,den,s) a1=poly2sym(num); a2=poly2sym(den); a=a1/a2; ft=ilaplace(a); figure subplot(1,2,1) rlocus(num,den)
16、 title(像函数 F(s) 极、零图); subplot(1,2,2) ft=maple(convert,ft,radical); ezplot(ft,0,4*pi) title(时域原函数 f(t); % 4_1_2.m 同上，只是将矢量变化： z=-1+0*i; % 零点向量 p=-4,-3,-2; % 极点向量 % 4_2_1.m syms s; fs=sym(s+1)/(s2+s+1)%系统传递函数符号表达式 ft=ilaplace(fs); ft=maple(convert,ft,radical); figure ezplot(ft,0,4*pi) title(时域原函数 f(t); % 4_2_2.m syms s; fs=sym(1-s)/(s2+s)%系统传递函数符号表达式 ft=ilaplace(fs); ft=maple(convert,ft,radical); figure ezplot(ft,0,4*pi),8,title(时域原函数 f(t); 实验分析： 本次实验了解拉普
