《连续系统的零极点分析》由会员分享，可在线阅读，更多相关《连续系统的零极点分析（20页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、实验21 连续系统的零极点分析 1uu学习用学习用学习用学习用MatlabMatlab绘制连续系统零极点分布图、绘制连续系统零极点分布图、绘制连续系统零极点分布图、绘制连续系统零极点分布图、冲激响应波形、频率响应曲线图。冲激响应波形、频率响应曲线图。冲激响应波形、频率响应曲线图。冲激响应波形、频率响应曲线图。uu通过运行系统零极点曲面图的演示程序，加通过运行系统零极点曲面图的演示程序，加通过运行系统零极点曲面图的演示程序，加通过运行系统零极点曲面图的演示程序，加深对连续系统零极点的认识。进一步理解拉深对连续系统零极点的认识。进一步理解拉深对连续系统零极点的认识。进一步理解拉深对连续系统零极点的
2、认识。进一步理解拉普拉斯变换与傅里叶变换的关系。普拉斯变换与傅里叶变换的关系。普拉斯变换与傅里叶变换的关系。普拉斯变换与傅里叶变换的关系。uu通过运行系统零极点分布与冲激响应的关系通过运行系统零极点分布与冲激响应的关系通过运行系统零极点分布与冲激响应的关系通过运行系统零极点分布与冲激响应的关系的演示程序，加深系统零极点分布对时域响的演示程序，加深系统零极点分布对时域响的演示程序，加深系统零极点分布对时域响的演示程序，加深系统零极点分布对时域响应的影响。从而建立系统稳定性的概念应的影响。从而建立系统稳定性的概念应的影响。从而建立系统稳定性的概念应的影响。从而建立系统稳定性的概念 uu研究系统零极
3、点分布与频率响应的关系，学研究系统零极点分布与频率响应的关系，学研究系统零极点分布与频率响应的关系，学研究系统零极点分布与频率响应的关系，学习用习用习用习用MatlabMatlab研究频率响应的方法。研究频率响应的方法。研究频率响应的方法。研究频率响应的方法。实验目的实验目的2实验原理与说明实验原理与说明 uu 1 1、系统函数及其曲面图、系统函数及其曲面图、系统函数及其曲面图、系统函数及其曲面图 3实验原理与说明实验原理与说明4实验原理与说明实验原理与说明uu极点决定了冲激响应的形式，而各系数则由零、极点决定了冲激响应的形式，而各系数则由零、极点决定了冲激响应的形式，而各系数则由零、极点决定
4、了冲激响应的形式，而各系数则由零、极点共同决定。极点共同决定。极点共同决定。极点共同决定。 uu系统的稳定性由极点在系统的稳定性由极点在系统的稳定性由极点在系统的稳定性由极点在s s平面上的分布决定，平面上的分布决定，平面上的分布决定，平面上的分布决定，而零点不影响稳定性。而零点不影响稳定性。而零点不影响稳定性。而零点不影响稳定性。 uu极点分布在极点分布在极点分布在极点分布在s s左半平面，系统是稳定的。极点左半平面，系统是稳定的。极点左半平面，系统是稳定的。极点左半平面，系统是稳定的。极点在虚轴上有单极点，系统是临界稳定。极点在在虚轴上有单极点，系统是临界稳定。极点在在虚轴上有单极点，系统
5、是临界稳定。极点在在虚轴上有单极点，系统是临界稳定。极点在s s右半平面或在虚轴上有重极点，系统不稳定。右半平面或在虚轴上有重极点，系统不稳定。右半平面或在虚轴上有重极点，系统不稳定。右半平面或在虚轴上有重极点，系统不稳定。 2 2 2 2、系统零极点分布与冲激响应的关系、系统零极点分布与冲激响应的关系、系统零极点分布与冲激响应的关系、系统零极点分布与冲激响应的关系5实验原理与说明实验原理与说明uu几何矢量法是通过系统零极点分布来分析连续系统频几何矢量法是通过系统零极点分布来分析连续系统频几何矢量法是通过系统零极点分布来分析连续系统频几何矢量法是通过系统零极点分布来分析连续系统频率响应的一种直
6、观的方法。但是对于零极点较多的系率响应的一种直观的方法。但是对于零极点较多的系率响应的一种直观的方法。但是对于零极点较多的系率响应的一种直观的方法。但是对于零极点较多的系统，用这种方法就比较麻烦。统，用这种方法就比较麻烦。统，用这种方法就比较麻烦。统，用这种方法就比较麻烦。uuMatlabMatlab提供了专用绘制频率响应的函数。提供了专用绘制频率响应的函数。提供了专用绘制频率响应的函数。提供了专用绘制频率响应的函数。 H=freqs(b,a,w) H=freqs(b,a,w) b b为系统函数的有理多项式中分子多项式的系数向量，为系统函数的有理多项式中分子多项式的系数向量，为系统函数的有理多
7、项式中分子多项式的系数向量，为系统函数的有理多项式中分子多项式的系数向量， a a为分母多项式的系数向量，为分母多项式的系数向量，为分母多项式的系数向量，为分母多项式的系数向量， w w为需计算的频率抽样点向量，单位为为需计算的频率抽样点向量，单位为为需计算的频率抽样点向量，单位为为需计算的频率抽样点向量，单位为rad/srad/s。 3 3 3 3、系统零极点分布与频率响应的关系、系统零极点分布与频率响应的关系、系统零极点分布与频率响应的关系、系统零极点分布与频率响应的关系6uu已知系统函数为已知系统函数为已知系统函数为已知系统函数为 试用试用试用试用MatlabMatlab画出系统的零极点
8、分布图、冲激响应画出系统的零极点分布图、冲激响应画出系统的零极点分布图、冲激响应画出系统的零极点分布图、冲激响应波形、阶跃响应波形。波形、阶跃响应波形。波形、阶跃响应波形。波形、阶跃响应波形。 计算示例计算示例 17图图21-2 21-2 零极点分布图、冲激响应和阶跃响应零极点分布图、冲激响应和阶跃响应计算示例计算示例 18计算示例计算示例 2uu已知下列系统函数，画出它们的零极点分布图、幅频已知下列系统函数，画出它们的零极点分布图、幅频已知下列系统函数，画出它们的零极点分布图、幅频已知下列系统函数，画出它们的零极点分布图、幅频和相频特性。并说明滤波器的类型。和相频特性。并说明滤波器的类型。和
9、相频特性。并说明滤波器的类型。和相频特性。并说明滤波器的类型。(a) (a) (b) (b) (c) (c) 9图图21-3 例例2(a)的零极点分布图、幅频特性和相频特性的零极点分布图、幅频特性和相频特性计算示例计算示例 210图图21-4 例例2(b)的零极点分布图、幅频特性和相频特性的零极点分布图、幅频特性和相频特性计算示例计算示例 211图21-5 例例2(c)的零极点分布图、幅频特性和相频特性的零极点分布图、幅频特性和相频特性计算示例计算示例 212实验内容实验内容 1uu用用用用“ “拉普拉斯变换和系统函数的曲面图演示拉普拉斯变换和系统函数的曲面图演示拉普拉斯变换和系统函数的曲面图
10、演示拉普拉斯变换和系统函数的曲面图演示” ”程序，观察零极点三维图，加深对系统零极点程序，观察零极点三维图，加深对系统零极点程序，观察零极点三维图，加深对系统零极点程序，观察零极点三维图，加深对系统零极点的理解。的理解。的理解。的理解。 (a)(b)(c)13实验内容实验内容 2uu用用用用“ “连续系统零极点和冲激响应的关系连续系统零极点和冲激响应的关系连续系统零极点和冲激响应的关系连续系统零极点和冲激响应的关系” ”程序，程序，程序，程序，观察零极点对冲激响应的影响，加深对系统稳观察零极点对冲激响应的影响，加深对系统稳观察零极点对冲激响应的影响，加深对系统稳观察零极点对冲激响应的影响，加深
11、对系统稳定性的理解。定性的理解。定性的理解。定性的理解。uu画出下列系统的零极点分布图和冲激响应，确画出下列系统的零极点分布图和冲激响应，确画出下列系统的零极点分布图和冲激响应，确画出下列系统的零极点分布图和冲激响应，确定系统的稳定性。定系统的稳定性。定系统的稳定性。定系统的稳定性。uu a a、b b、c c、d d、e e、f f 任选任选任选任选3 3题题题题14实验内容实验内容 3uu图图图图21-621-6所示为的零极点分布图，试判别它们是所示为的零极点分布图，试判别它们是所示为的零极点分布图，试判别它们是所示为的零极点分布图，试判别它们是低通、高通、带通、带阻中哪一种网络？低通、高
12、通、带通、带阻中哪一种网络？低通、高通、带通、带阻中哪一种网络？低通、高通、带通、带阻中哪一种网络？ 15实验内容实验内容 4uu考虑如下所示的稳定系统的系统函数考虑如下所示的稳定系统的系统函数考虑如下所示的稳定系统的系统函数考虑如下所示的稳定系统的系统函数 ，试判，试判，试判，试判断它们是否是最小相位系统。断它们是否是最小相位系统。断它们是否是最小相位系统。断它们是否是最小相位系统。(a)(b)(c)16实验步骤与方法实验步骤与方法 1 1、在、在、在、在MATLABMATLAB的命令窗口输入：的命令窗口输入：的命令窗口输入：的命令窗口输入：uu ZPQMT ZPQMTuu屏幕显示屏幕显示屏
13、幕显示屏幕显示“ “拉普拉斯变换和系统函数的曲面图拉普拉斯变换和系统函数的曲面图拉普拉斯变换和系统函数的曲面图拉普拉斯变换和系统函数的曲面图演示演示演示演示” ”图形用户界面。图形用户界面。图形用户界面。图形用户界面。uu(1) (1) 观察基本信号的曲面图，以及曲面图的剖观察基本信号的曲面图，以及曲面图的剖观察基本信号的曲面图，以及曲面图的剖观察基本信号的曲面图，以及曲面图的剖面图。理解拉普拉斯变换与傅里叶变换的关系。面图。理解拉普拉斯变换与傅里叶变换的关系。面图。理解拉普拉斯变换与傅里叶变换的关系。面图。理解拉普拉斯变换与傅里叶变换的关系。uu(2) (2) 在在在在“ “零极点与曲面图的
14、关系零极点与曲面图的关系零极点与曲面图的关系零极点与曲面图的关系” ”中，可以输中，可以输中，可以输中，可以输入任意系统函数的零点和极点，适当调整三个入任意系统函数的零点和极点，适当调整三个入任意系统函数的零点和极点，适当调整三个入任意系统函数的零点和极点，适当调整三个坐标值，就可显示出它的曲面图。坐标值，就可显示出它的曲面图。坐标值，就可显示出它的曲面图。坐标值，就可显示出它的曲面图。17实验步骤与方法实验步骤与方法2 2、在、在、在、在MATLABMATLAB的命令窗口输入：的命令窗口输入：的命令窗口输入：的命令窗口输入：uu CSZPH CSZPHuu屏幕显示屏幕显示屏幕显示屏幕显示“
15、“连续系统零极点与冲激响应的关系连续系统零极点与冲激响应的关系连续系统零极点与冲激响应的关系连续系统零极点与冲激响应的关系” ”图形图形图形图形用户界面。用户界面。用户界面。用户界面。uu(1) (1) 观察极点分布的三种情况：左半平面、虚轴、右观察极点分布的三种情况：左半平面、虚轴、右观察极点分布的三种情况：左半平面、虚轴、右观察极点分布的三种情况：左半平面、虚轴、右半平面，以及四种极点的组合：单极点、重极点、实半平面，以及四种极点的组合：单极点、重极点、实半平面，以及四种极点的组合：单极点、重极点、实半平面，以及四种极点的组合：单极点、重极点、实极点、复极点。理解零极点分布与冲激响应的关系
16、。极点、复极点。理解零极点分布与冲激响应的关系。极点、复极点。理解零极点分布与冲激响应的关系。极点、复极点。理解零极点分布与冲激响应的关系。加深系统稳定性的认识。加深系统稳定性的认识。加深系统稳定性的认识。加深系统稳定性的认识。uu(2) (2) 在在在在“ “零极点与冲激响应的关系零极点与冲激响应的关系零极点与冲激响应的关系零极点与冲激响应的关系” ”中，可以输入任中，可以输入任中，可以输入任中，可以输入任意系统函数的零点和极点或分子、分母，适当调整时意系统函数的零点和极点或分子、分母，适当调整时意系统函数的零点和极点或分子、分母，适当调整时意系统函数的零点和极点或分子、分母，适当调整时间坐
17、标值，就可显示出它的零极点图和相应的冲激响间坐标值，就可显示出它的零极点图和相应的冲激响间坐标值，就可显示出它的零极点图和相应的冲激响间坐标值，就可显示出它的零极点图和相应的冲激响应。应。应。应。 18实验步骤与方法实验步骤与方法uu3 3、仿照例、仿照例、仿照例、仿照例2 2的方法，完成实验内容的方法，完成实验内容的方法，完成实验内容的方法，完成实验内容3 3的编程。上的编程。上的编程。上的编程。上机调试程序，画出零极点图的幅频和相频特性图机调试程序，画出零极点图的幅频和相频特性图机调试程序，画出零极点图的幅频和相频特性图机调试程序，画出零极点图的幅频和相频特性图，根据题目要求说明滤波器的类
18、型。，根据题目要求说明滤波器的类型。，根据题目要求说明滤波器的类型。，根据题目要求说明滤波器的类型。uu4 4、对实验内容、对实验内容、对实验内容、对实验内容4 4，要求将三个系统的幅频特性，要求将三个系统的幅频特性，要求将三个系统的幅频特性，要求将三个系统的幅频特性画在同一幅图中，三个相频特性画在同一幅图中画在同一幅图中，三个相频特性画在同一幅图中画在同一幅图中，三个相频特性画在同一幅图中画在同一幅图中，三个相频特性画在同一幅图中，以便进行比较，进一步理解最小相位系统的含，以便进行比较，进一步理解最小相位系统的含，以便进行比较，进一步理解最小相位系统的含，以便进行比较，进一步理解最小相位系统
19、的含义。义。义。义。19实验报告要求实验报告要求 uu实验内容实验内容实验内容实验内容1 1、2 2只要求观察图形，图形不写在只要求观察图形，图形不写在只要求观察图形，图形不写在只要求观察图形，图形不写在实验报告内。实验报告内。实验报告内。实验报告内。uu根据实验内容根据实验内容根据实验内容根据实验内容3 3、4 4编写出的程序。以及绘出编写出的程序。以及绘出编写出的程序。以及绘出编写出的程序。以及绘出的各种波形图。根据题目要求对各种频率响的各种波形图。根据题目要求对各种频率响的各种波形图。根据题目要求对各种频率响的各种波形图。根据题目要求对各种频率响应图加以比较说明应图加以比较说明应图加以比较说明应图加以比较说明 uu上机调试程序的方法。上机调试程序的方法。上机调试程序的方法。上机调试程序的方法。uu心得体会及其他。心得体会及其他。心得体会及其他。心得体会及其他。20
