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1、 . . . Xxxx大学毕业论文信号与系统实验仿真系统的设计连续系统分析模块专业名称： 电子信息工程 班 级：xxxx级x 班 学生：xxx指导xxx完成时间： 20XX5月 / 摘 要信号与系统是电子信息类专业的专业基础课。由于信号与系统是一门很抽象、理论和实践结合较紧密的学科,因此实验教学在课程教学中占有十分重要的地位。本文基于MATLAB设计并实现了一套信号与系统实验系统。目前主要的研究方法有时域分析方法与频域分析方法,然而这些方法的应用比较繁琐和复杂,非常有必要设计专门针对线性系统的仿真软件,便于实际应用中对系统的控制。MATLAB语言是功能十分强大的工程计算及数值分析软件,它提供了
2、高效的信号处理工具箱,应用MATLAB语言和信号处理工具箱中的函数建立了一个集成环境下的信号分析系统。此系统能生成信号,计算信号的特征参数以及进行时域和频域的分析,并生成谱图。并且利用MATLAB函数仿真对系统稳定性进行分析,分析过程简单,结果准确可靠。应用MATLAB语言设计的GUI仿真界面具有灵活、简便、修改方便等特点,可以随时修改线性系统的参数,并得到系统的时频域特性曲线与性能指标,使线性系统分析的工作量大大减少。关键词 信号与系统；实验；仿真；MATLABAbstractSignals and systems is the basic course of electronic spec
3、ialties. Because this course is very abstract and its theory and practice combined tightly, experimental teaching is very important in teaching process. In this paper, an experimental system based on MATLAB is designed and implemented. At present the main research methods have time domain analysis m
4、ethod and frequency domain analysis method. However, the application of these methods are tedious and complex, so it is quite necessary to design special simulating software for linear systems to control systems in practical application. MATLAB language is an engineering calculation and data analysi
5、s software with an effective signal process toolbox in it. An integrated signal analysis system is founded on MATLAB language and the signal process toolbox. The system can generate signals, calculate the characters parameters of signals, analyze time domain and frequency domain and generate spectru
6、m. Making use of the MATLAB function to analyze the system stability is simple and the result is accurate. GUI interface designed by MATLAB language is flexible, easy, and conveniently modifying. It is also easy to modifying linear system parameters at any time and get the systems time and frequency
7、 domain characteristic curves and performance index, thus make the workload of analyzing linear systems greatly reduced. The simulation experiments make up the weaknesses in the teaching, and they can be demonstrated in the teaching process for helping students understand the idea and equations in t
8、he signal and system. Keywords Signals and systems; Experiment; Simulation; MATLAB目 录1 绪论11.1 课题研究的背景与意义11.2 研究现状11.3 发展趋势22 系统分析42.1 需求分析42.2 可行性分析42.3 系统结构分析52.3.1 系统整体结构52.3.2 连续系统分析的模块介绍62.4 连续系统设计流程63 设计开发环境介绍73.1 MATLAB 7.073.2 图形用户界面83.2.1 创建GUI83.2.2 使用控件83.2.3 写回调函数callback94 连续系统的分析与仿真设计11
9、4.1 连续系统的时域分析114.2 连续系统的频域分析124.3 连续系统的复频域分析144.4 连续系统的仿真设计174.4.1 二阶系统零状态响应的GUI设计184.4.2 二阶系统冲激响应和阶跃响应的GUI设计195 结论21致22参考文献1信号与系统实验仿真系统的设计连续系统分析模块1 绪论1.1 课题研究的背景与意义信号与系统在电子信息专业中是一门很重要的课程,它涉及的知识广泛,包括微积分、概率论等。学生在学习这方面的容的时候,通常感觉比较抽象,对其中的基本理论和分析方法难以具体地理解和掌握。为此,很多学校安排了实验课程,借助一些优良的软件平台如MATLAB等来解决这一实际问题,帮
10、助学生更好地理解和掌握数字信号处理中的基本理论和分析方法,激发他们的学习兴趣,从而达到良好的教学效果。本课题能避开硬件系统的不足,巧妙的运用软件来仿真硬件才能实现的实验结果,大大降低了实验设备要求,节约了人力和财力,而且有很多的库函数可以在实验时直接调用,避免了用硬件做实验的局限性。可以更方便的做信号系统实验,为教学和研究提供了方便。还能够锻炼一个人在面对一个具体的项目时,遇到问题,分析问题,解决问题的能力；获得独立策划、实施课题,并按照既定计划进行开发的经验,以及查找相关文献的能力。通过自己的努力使得对于MATLAB有一个全面的、深刻的认识,并且对MATLAB做界面的软件有了一定的了解,对系
11、统规划有了初步的认识。为以后研发工作打下坚实的基础,积累宝贵的经验。1.2 研究现状所谓系统仿真system simulation,就是根据系统分析的目的,在分析系统各要素性质及其相互关系的基础上,建立能描述系统结构或行为过程的、且具有一定逻辑关系或数量关系的仿真模型,据此进行试验或定量分析,以获得正确决策所需的各种信息。系统仿真首先是一种对系统问题求数值解的计算技术。尤其当系统无法通过建立数学模型求解时,仿真技术能有效地来处理。第二,系统仿真是一种人为的试验手段。它和现实系统实验的差别在于,仿真实验不是依据实际环境,而是作为实际系统映象的系统模型以及相应的人造环境下进行的。这是仿真的主要功能
12、。第三,系统仿真可以比较真实地描述系统的运行、演变及其发展过程。仿真系统有以下作用：仿真的过程也是实验的过程,而且还是系统地收集和积累信息的过程。尤其是对一些复杂的随机问题,应用仿真技术是提供所需信息的唯一令人满意的方法。对一些难以建立物理模型和数学模型的对象系统,可通过仿真模型来顺利地解决预测、分析和评价等系统问题。通过系统仿真,可以把一个复杂系统降阶成若干子系统以便于分析。通过系统仿真,能启发新的思想或产生新的策略,还能暴露出原系统中隐藏着的一些问题,以便及时解决。系统仿真的基本方法是建立系统的结构模型和量化分析模型,并将其转换为适合在计算机上编程的仿真模型,然后对模型进行仿真实验。由于连
13、续系统和离散系统的数学模型有很大差别,所以系统仿真方法基本上分为两大类,即连续系统仿真方法和离散系统仿真方法。1.3 发展趋势1、屏弃单专业的仿真单一专业仿真将退出系统设计的领域,专注于单一专业技术的深入发展。作为总体优化的系统级设计分析工具,必要条件之一是跨专业多学科协同仿真。2、跟随计算技术的发展随着计算技术在软硬件方面的发展,大型工程软件系统开始有减少模型的简化、减少模型解藕的趋势,力争从模型和算法上保证仿真的准确性。更强更优化的算法,配合专业的库,将提供大型工程对象的系统整体仿真的可能性。在高性能计算方面,将支持包括并行处理、网格计算技术和高速计算系统等技术。3、平台化要求仿真工具能够
14、提供建模、运算、数据处理包括二次开发后的集成和封装、数据传递等全部仿真工作流程要求的功能,并且通过数据流集成在更大的PDM/PLM平台上。同时,在时间尺度上支持全开发流程的仿真要求,在空间尺度上支持不同开发团队甚至是交叉型组织架构间的协同工作以及数据的管理。4、整合和细分市场整合化：将出现主流的标准工具。其特征是功能涵盖了现代工业领域的主要系统仿真需求,并与其他主流软件工具通过接口或后台关系数据库级别的数据交互,有协同工作的能力；软件自身的技术进展迅速,具有强大的发展后劲。专业化：随着市场需求的细分,走专业化道路,将出现极专业的工具。这些工具将在某些具体的专业领域提供深入研究的特殊支持,如开发
15、特殊的库或模型,专注于具有鲜明行业特征的技术,满足特殊的行业标准。将出现整合型工具和专业化工具互补的局面。5、智能化将引进更加友好的操作界面,智能化的求解器及模型管理。不断改进GUI,让软件使用者直接体验到数值计算专家开发的后台工具提供的强大功能,同时减少软件学习和使用的困难。提供易学易用的强大工具。6、丰富的二次开发选项提供源代码级的二次开发支持,开放的架构满足不同用户的专业开发要求。在强大的工具平台上,根据自身的需要,进行二次开发。这已经是目前许多研发单位开发专有技术的标准方式。今后的系统仿真工具必须支持用户在进行二次开发的时候,从源代码级别开始的创新和工程化定制,并能够通过封装集成到原有平台中去。这种技术将成为用户在实现知识和技术组织共享和传承的同时,保护自身知识产权的必然选择。2 系统分析2.1 需求分析信号与系统课程,是高等理工科类院校通信与电子信息工程等专业中一门十分重要的基础理论课,也是电子信息工程专业许多后续课程的重要理论基础。以前的信号模拟是通过硬件,对仪器和实验室的要求较高,不便于广泛应用,而且信号处理具有容
