《基于Matlab-Simulink的信号与线性系统分析》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于Matlab-Simulink的信号与线性系统分析（6页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、基于基于 Matlab/Simulink 的信号与线性系统分析的信号与线性系统分析摘要：摘要：本文主要介绍了 Matlab/Simulink 仿真工具在信号与线性系统分析方面的应用，并 给出了实例。引言：引言：仿真技术是以相似原理、系统技术、信息技术以及仿真应用领域的有关技术为基础， 以计算机系统或应用有关的物理效应设备及仿真器为根据，利用模型对系统进行研究的一 门多学科的综合性技术。目前，随着仿真技术的迅猛发展，其应用已经渗透到工程技术的 各个领域。电气工程及其自动化专业类教学涉及到电机学、自动控制理论、电力拖动、微 型计算机技术和电力电子技术等学科的广泛内容，既要求学生能掌握电气工程的基础
2、理论， 又要求能掌握电气工程类专业研究问题的方法，并且应具备较强的动手实践能力。因此， 学会运用一定的仿真软件和计算机技术，能使我们更系统地掌握专业的基本理论和控制系 统的设计思想和方法。1、Matlab/Simulink 简介简介 Simulink 是 Matlab 提供的视线动态系统建模和仿真的软件包，是 Matlab 相对独立的重 要组成部分。Simulink 的突出特点是支持图形用户界面（GUI） ，模型由模块组成的框 图来表示。同时 Simulink 自带模块库，提供大量的基本功能模块，通过简单地单击和 拖动鼠标的动作就能完成建模工作，在仿真中只需把精力放在具体算法的实现上即可。使用
3、 Simulink 分析信号与系统的优点2、基于基于 Simulink 的信号与线性系统分析的信号与线性系统分析 2.1 信号的处理 2.1.1 对信号进行快速傅里叶变换 Simulink 模型中可以用如下模块实现快速傅里叶变换，值得注意的是，FFT 模块不 能直接连接 Scope 模块，需使用 Spectrum Scope 模块。图 1-1 Simulink 的 FFT 模块和 Spectrum Scope 模块例如：Sine Wave1 模块和 FFT 模块采用默认设置。 Spectrum Scope 模块：show scope properties 选项下，点选 Buffer input
4、；show axis properties 选项下属性 Frequency range 选择-Fs/2Fs/2。 点击仿真，得到如下频谱图。2.1.2 对信号实现 fir 滤波图 2-1 Simulink 模块搭建的 fir 滤波器Sine Wave 模块：属性 Amplitude 设置为 1，属性 Frequency 设置为 0.2，属性 Phase 设置为 0.7，属性 Sample time 设置为 1；FIR interpolation 模块：Interpolation factor 属性设置为 9，属性 Fir filter coefficients 设置为 intfilt（9,9,
5、0.5） 。即包含 161 个数的向量。 保存后点击运行按钮，双击模块 Scope。可看到如图 2-2 所示的运行结果。 图 2-2 Simulink 模块搭建的 FIR 滤波器的结果2.2 LTI 系统的分析 2.2.1 离散系统分析 计算离散系统 y(n)-0.4y(n-1)-0.5y(n-2)=0.2x(n)+0.1x(n-1)的单位脉冲响应（计算 64 个采样点）或 Y（z）/X（z）=（0.2z2+0.1z）/（z2-0.4z-0.5） Simulink 模型可以如下图所示。图 3-1 模型框图Signal from workspace 模块：设置属性 signal 为【1 zero
6、s（1,63） 】 ； Discreate transfer fcn 模块：设置属性 numerator coefficients 为【0.2 0.1 0】 ； denominator coefficients 为【1 -0.4 -0.5】 ； Reshape 模块：设置属性 output dimensionality 为 1-D array； Simulink 的配置参数中将 start time 设置为 1，stop time 设置为 64，solver type 设置 为 fixed-step，solver 设置为 discrete。 运行该模型，并在命令窗口输入如下代码： figure
7、 stem（yout） 运行结果若图 3-2 所示图 3-2 单位脉冲响应2.2.2 连续系统分析 一因果系统可由微分方程：y(t)+3y(t)+2y(t)=2f(t)描述，且输入 f(t)=2u(t),系统初始 状态为零，求取系统响应。 按照对该系统建模方法的不同，至少可以采用 2 种方法来搭建该仿真模型。 方法一，按照题中所述，采用基本的积分模块来建立模型，如图 4-1 所示。Step 模块：step time=0，final value=2，这样产生的信号才是 2u（他） 。 Gain 模块用于将信号乘上一个增益，它位于 math operations 模块库中。分别将两个 gain 模
8、块的参数“gain”设为 3 和 2. Sum 模块参数“icon shape”设为“rectangular” ， “list of signs”设为“+-” 。 其余模块参数采用默认设置。 运行仿真，可以在示波器窗口中看到系统响应曲线，如图 4-2 所示。方法二，采用传递函数模块建立仿真模型。对题中所描述的微分方程进行 laplace 变换，可以很容易地得到系统传递函数为：H（s）=2/(s2+3s+2) 于是可以搭建如图 5-1 所示的仿真模型。Step 模块：step time=0，其余保持默认设置。 Transfer fcn 模块：numerator=2，denominate=【1 3 2】 。 Scope 模块各项参数保持默认设置。 运行仿真，示波器显示系统响应如图 5-2 所示，结果与图 4-2 相同3、结束语结束语 通过这些实例分析，我们可以知道，matlab/simulink 在分析信号与线性系统上有着很高 的实用价值，尤其是图形观察。4、参考文献参考文献1张磊,毕靖,郭莲英.MATLAB 实用教程M.人民邮电出版社2吴大正.信号与线性系统分析（第 4 版）M.高等教育出版社3钟麟,王峰.MATLAB 仿真技术与应用教程M.国防工业出版社
