信号可分为动态信号与静态信号两大类。静态信号：不随时间变化的信号称为静态
动态信号：随时间变化的信号称为动态信
大多数工程上遇到的信号均为动态信号，
由傅氏级数的性质，（2－2）式可分解成：
即：周期分量可表示成直流分量例：基频为
即：方波只有奇数次谐波。
当若干个周期信号叠加时，如果它们的周期的
例如：
一
2.
当若干个周期信号叠加时，如果它们的周期的最小公倍数不存在（T
一般准周期信号可表达为：
式中：
3.
一般将持续时间短、有明显的开端和结束的信号称为
无法用确定的时间函数来表达的信号称随机信号。即对同一事物的变化过程，独立
平稳随机信号：
的改变而变化，则称此随机过程为平稳的
用于机械设备状态监测与故障诊断的各种物理量
信号可分为模拟信号、数字信号两大类。
模拟信号：随时间连续变化，通常从传感
数字信号：由离散的数字组成，由定期观察
采样：把连续信号离散为数字信号的过程，它包取样
取其瞬时值
取样即在时间上对信号离散化。
将取样值表示为量化单位的整数倍。即在取值上进行离散化。也就是将采样信号
量化误差是随机的，最大量化误差为量化单位的一半，
∴经量化后引入了噪音，且位数
量化误差越小。
设：
波
∵平稳信号可分解成多个频率分量，∴设有一个余弦信号，幅值
则第
当ω增加到ω
当ω进一步增加，ω
反之，当ω
设：ω在л∕△t与2л∕△t之间，
利用labview进行信号的时域分析 信号的时域分析主要是测量测试信号经滤波处理后的特征值，这些特征值以一个数值表示信号的某些时域特征，是对测试信号最简单直观的时域描述。将测试信号采集到计算机后，在测试VI 中进行信号特征值处理，并在测试VI 前面板上直观地表示出信号的特征值，可以给测试VI 的使用者提供一个了解测试信号变化的快速途径。信号的特征值分为幅值特征值、时间特征值和相位特征值。 用于信号时域分析的函数，VIs,Express VIs主要位于函数模板中的Signal Processing子模板中，其中多数对象位于Waveform Measurements子模板，如图所示 LabVIEW8.0中用于信号分析的Waveform Measurements子模板 基本平均值与均方差VI 基本平均值与均方差VI-------Basic Averaged DC—RMS.vi用于测量信号的平均以及均方差。计算方法是在信号上加窗，即将原有信号乘以一个窗函数，窗函数的类型可以选择矩形窗、Haning窗、以及Low side lob窗，然后计算加窗后信号的均值以及均方差值。 演示程序的前面板和后面板如下图所示 Basic Averaged DC—RMS演示程序的前面板
Basic Averaged DC—RMS演示程序的后面板 平均值与均方差值 平均值与均方差值VI------Averaged DC—RMS.vi同样也是用于计算信号的平均值与均方差值，只是Averaged DC—RMS.vi的输出是一个波形函数，这里我们可以看到加窗截断后，正弦信号的平均值和均方差随时间变化的波形。 编写程序演示Average DC----Averaged—RMS.vi的使用方法，程序的后面板和前面板如下图所示 Averaged DC—RMS演示程序的后面板
北京交通大学信号与系统时域分析
【研讨题目2】 信号与系统时域分析专题研讨 【目的】 1.研究用离散方法近似计算连续信号的卷积积分； 2.通过分析近似计算卷积积分过程中出现的问题，锻炼学生分析问题和解决问题的能力； 【知识点】 信号时域分析，卷积积分，卷积和 【研讨题目】连续信号卷积积分的数值近似计算 两个连续信号的卷积积分定义为 τττd )()()(-= ?∞ ∞ -t h x t y 为了能用数值方法进行计算，需对连续信号进行抽样。记x [k ]=x (k ), h [k ]=h (k ),为 进行数值计算所选定的抽样间隔，可以证明连续信号卷积积分可近似的表示为 (Δ)Δ([][])y k x k h k ≈?* (1) 由式(1)可知，可以利用Matlab 提供的conv 函数近似计算连续信号的卷积积分。 一、(*)理论分析 为了对近似计算的结果进行分析，用解析的方法计算下列卷积积分，推出卷积积分的解析表达式； (1) 时限信号卷积积分 x 1(t )=u (t )-u (t -1)，y 1(t )=x 1(t )*x 1(t ); 卷积结果为：y1(t)= x 1(t )*x 1(t )=r(t)-2*r(t-1)+r(t-2) (2) 分段常数信号卷积积分 x 2(t )= x 1(t )+2 x 1(t -1)+ x 1(t -2)，h 2(t )= x 1(t )- x 1(t -1)， y 2(t )=x 2(t )*h 2(t ); 卷积结果为：y2(t)= x 2(t )*h 2(t ) =y1(t)+y1(t-1)-y1(t-2)-y1(t-3) =r(t)-r(t-1)-2*r(t-2)+2*r(t-3)+r(t-4)-r(t-5) (3) 非时限信号卷积积分 x 3(t )=u (t )，h 3(t )=e -t u (t ), y 3(t )=x 3(t )*h 3(t ) 卷积结果为：y3= x 3(t )*h 3(t ) =[1-exp(-t)]*u(t) 二、(*)时限信号卷积积分的近似计算 取不同的△值，用Matlab 函数conv 近似计算卷积积分y 1(t )并画出其波形，讨论的取值对计算结果的影响。
目录 第1章设计任务及要求 (1) 1.1课程设计内容 (1) 1.2课程设计要求 (1) 第2章设计原理 (2) 2.1离散信号与系统的时域分析设计 (2) 2.1.1描写系统特性的方法介绍 (2) 2.1.2系统的时域特性 (2) 第3章设计实现 (3) 3.1实验内容与方法 (3) 3.1.1实验内容 (3) 第4章设计结果及分析 (3) 4.1程序设计结果及分析 (4) 总结 (7) 参考文献： (7) 附录： (8)
第1章 设计任务及要求 1.1课程设计内容 编制Matlab 程序，完成以下功能，产生系统输入信号；根据系统差分方程求解单位脉冲响应序列；根据输入信号求解输出响应；用实验方法检查系统是否稳定；绘制相关信号的波形。具体要求如下： (1) 给定一个低通滤波器的差分方程为 ()0.05()0.05(1)0.9(1)y n x n x n y n =+-+- 输入信号分别为182()=()()()x n R n x n u n =， ① 分别求出系统响应，并画出其波形。 ② 求出系统的单位脉冲响应，画出其波形。 (2) 给定系统的单位脉冲响应为1102()=()()() 2.5(1) 2.5(2)(3)h n R n h n n n n n δδδδ=+-+-+-，用线性卷积法求18()=()x n R n 分别对系统h1(n)和h2(n)的输出响应，并画出波形。 (3) 给定一谐振器的差分方程为() 1.8237(1)-0.9801(2)()(2)o o y n y n y n b x n b x n =--++-令b0=1/100.49,谐振器的谐振频率为0.4rad 。 1) 用实验方法检查系统是否稳定。输入信号为u(n)时,画出系统输出波形。 2) 给定输入信号为()=sin(0.014)sin(0.4)x n n n +求出系统的输出响应，并画出其波形。 1.2课程设计要求 1. 要求独立完成设计任务。 2. 课程设计说明书封面格式要求见《天津城市建设学院课程设计教学工作规范》附表1 3. 课程设计的说明书要求简洁、通顺，计算正确，图纸表达内容完整、清楚、规范。 4. 简述离散系统时域分析方法和通过实验判断系统稳定性的方法；完成以上设计实验并对结果进行分析和解释；打印程序清单和要求画出的信号波形；写出本次课程设计的收获和体会。 5. 课设说明书要求： 1) 说明题目的设计原理和思路、采用方法及设计流程。 2) 详细介绍运用的理论知识和主要的Matlab 程序。 3) 绘制结果图形并对仿真结果进行详细的分析。
实验一信号与系统的时域分析 一、实验目的 1、熟悉与掌握常用的用于信号与系统时域仿真分析的MA TLAB函数; 2、掌握连续时间与离散时间信号的MA TLAB产生,掌握用周期延拓的方法将一个非周期信号进行周期信号延拓形成一个周期信号的MA TLAB编程; 3、牢固掌握系统的单位冲激响应的概念,掌握LTI系统的卷积表达式及其物理意义,掌握卷积的计算方法、卷积的基本性质; 4、掌握利用MA TLAB计算卷积的编程方法,并利用所编写的MA TLAB程序验证卷积的常用基本性质; 掌握MA TLAB描述LTI系统的常用方法及有关函数,并学会利用MATLAB求解LTI系统响应,绘制相应曲线。 基本要求:掌握用MA TLAB描述连续时间信号与离散时间信号的方法,能够编写MATLAB程序,实现各种信号的时域变换与运算,并且以图形的方式再现各种信号的波形。掌握线性时不变连续系统的时域数学模型用MA TLAB描述的方法,掌握卷积运算、线性常系数微分方程的求解编程。 二、实验原理 信号(Signal)一般都就是随某一个或某几个独立变量的变化而变化的,例如,温度、压力、 声音,还有股票市场的日收盘指数等,这些信号都就是随时间的变化而变化的,还有一些信号,例如在研究地球结构时,地下某处的密度就就是随着海拔高度的变化而变化的。一幅图片中的每一个象素点的位置取决于两个坐标轴,即横轴与纵轴,因此,图像信号具有两个或两个以上的独立变量。 在《信号与系统》课程中,我们只关注这种只有一个独立变量(Independent variable)的信号,并且把这个独立变量统称为时间变量(Time variable),不管这个独立变量就是否就是时间变量。 在自然界中,大多数信号的时间变量都就是连续变化的,因此这种信号被称为连续时间信号(Continuous-Time Signals)或模拟信号(Analog Signals),例如前面提到的温度、压力与声音 信号就就是连续时间信号的例子。但就是,还有一些信号的独立时间变量就是离散变化的,这种信号称为离散时间信号。前面提到的股票市场的日收盘指数,由于相邻两个交易日的日收盘指数相隔24小时,这意味着日收盘指数的时间变量就是不连续的,因此日收盘指数就是离散时间信号。 而系统则用于对信号进行运算或处理,或者从信号中提取有用的信息,或者滤出信号中某些无用的成分,如滤波,从而产生人们所希望的新的信号。系统通常就是由若干部件或单元组成的一个整体(Entity)。系统可分为很多不同的类型,例如,根据系统所处理的信号的不同,系统可分为连续时间系统(Continuous-time system)与离散时间系统(Discrete-time system),根
基本要求、重点和难点 一、基本要求 （1）了解数学模型的基本概念。能够运用动力学、电学及专业知识，列写机械系统、电子网络的微分方程。 （2）掌握传递函数的概念、特点，会求传递函数的零点、极点及放大系数。 （3）能够用分析法求系统的传递函数。 （4）掌握各个典型环节的特点，传递函数的基本形式及相关参数的物理意义。 （5）了解传递函数方框图的组成及意义；能够根据系统微分方程，绘制系统传递函数方框图，并实现简化，从而求出系统传递函数。 （6）掌握闭环系统中前向通道传递函数、开环传递函数、闭环传递函数的定义及求法。掌握干扰作用下，系统的输出及传递函数的求法和特点。 （7）了解相似原理的概念。 （8）了解系统的状态空间表示法，了解MATLAB中，数学模型的几种表示法。 二、本章重点 （1）系统微分方程的列写。 （2）传递函数的概念、特点及求法；典型环节的传递函数。 （3）传递函数方框图的绘制及简化。 三、本章难点 （1）系统微分方程的列写。 （2）传递函数方框图的绘制及简化。
概述 系统按其微分方程是否线性这一特性，可以分为线性系统和非线性系统。如果系统的运动状态能用线性微分方程表示，则此系统为线性系统。线性系统的一个最重要的特性就是满足叠加原理。线性系统又可分为线性定常系统和线性时变系统。 系统的数学模型是系统动态特性的数学描述。对于同一系统，数学模型可以有多种形式，如微分方程、传递函数、单位脉冲响应函数及频率特性等等。但系统是否线性这一特性，不会随模型形式的不同而改变。线性与非线性是系统的固有特性，完全由系统的结构与参数确定。 系统建模是经典控制理论和现代控制理论的基础。建立系统数学模型的方法有分析法和实验辨识法两种。前者主要用于对系统结构及
1 引言 随着科学技术的迅猛发展，电子设备和技术向集成化、数字化和高速化方向发展，而在学校特别是大学中，要想紧跟技术的发展，就要不断更新教学和实验设备。传统仪器下的高校实验教学，已严重滞后于信息时代和工程实际的需要。仪器设备很大部分陈 旧，而先进的数字仪器(如数字存储示波器)价格昂贵不可能大量采购，同时其功能较为单一，与此相对应的是大学学科分类越来越细，每一专业都需要专用的测量仪器，因此仪器设备不能实现资源共享，造成了浪费。虚拟仪器正是解决这一矛盾的最佳方案。基于PC 平台的虚拟仪器，可以充分利用学校的微机资源，完成多种仪器功能，可以组合成功能强大的专用测试系统，还可以通过软件进行升级。在通用计算机平台上，根据测试任务的需要来定义和设计仪器的测试功能，充分利用计算机来实现和扩展传统仪器功能，开发结构简单、操作方便、费用低的虚拟实验仪器，包括数字示波器、频谱分析仪、函数发生器等，既可以减少实验设备资金的投入，又为学生做创新性实验、掌握现代仪器技术提供了条件。 信号的时域分析主要是测量测试信号经滤波处理后的特征值，这些特征值以一个数值表示信号的某些时域特征，是对测试信号最简单直观的时域描述。将测试信号采集到计算机后，在测试VI 中进行信号特征值处理，并在测试VI 前面板上直观地表示出信号的特征值，可以给测试VI 的使用者提供一个了解测试信号变化的快速途径。信号的特征值分为幅值特征值、时间特征值和相位特征值。 尽管测量时采集到的信号是一个时域波形，但是由于时域分析工具较少，所以往往把问题转换到频域来处理。信号的频域分析就是根据信号的频域描述来估计和分析信号的组成和特征量。频域分析包括频谱分析、功率谱分析、相干函数分析以及频率响应函数分析。 信号在时域被抽样后,他的频谱X(j )是连续信号频谱X(j )的形状以抽样频率为间隔周期重复而得到,在重复过程中幅度被p(t)的傅里叶级数Pn加权。因为Pn只是n的函数,所以X(j )在重复的过程中不会使其形状发生变化。假定信号x(t)的频谱限制在- m~+ m的范围内, 若以间隔Ts对xa(t)进行抽样,可知抽样信号X^(t)的频谱X^(j )是以s为周期重复。显然,若在抽样的过程中s<2 m,则X^(j )将发生频谱混叠现象,只有在抽样的过程中满足s>=2 m条件,X^(j )才不会产生频谱的混叠,接收端完全可以由x^(t)恢复原连续信号xa(t),这就是低通信号抽样定理的核心内容。
2-1 一个测试系统与其输入和输出间的关系各有哪几种情形？试分别用工程实例加以说明。 答：测试系统与输入、输出的关系大致可以归纳为以下三类问题： (1)当输入和输出是可观察的或已知量时，就可以通过他们推断系统的传输特性，也就是求出系统的结构与参数、建立系统的数学模型。此即 系统辨识 问题。 (2)当系统特性已知，输出可测时，可以通过他们推断导致该输出的输入量，此即滤波与预测问题，有时也称为载荷识别问题。 (3)当输入和系统特性已知时，则可以推断和估计系统的输出量，并通过输出来研究系统本身的有关结构参数，此即系统分析问题。 2-2什么是测试系统的静特性和动特性？两者有哪些区别？如何来描述一个系统的动特性？ 答：当被测量是恒定的或是缓慢变化的物理量时，便不需要对系统做动态描述，此时涉及的就是系统的静态特性。测试系统的静态特性，就是用来描述在静态测试的情况下，实际的测试系统与理想的线性定常系统之间的接近程度。静态特性一般包括灵敏度、线性度、回程误差等。 测试系统的动态特性是当被测量（输入量）随时间快速变化时，输入与输出（响应）之间动态关系的数学描述。 静特性与动态性都是用来反映系统特性的，是测量恒定的量和变化的量时系统所分别表现出的性质。 系统的动态特性经常使用系统的传递函数和频率响应函数来描述。 2-3传递函数和频率响应函数均可用于描述一个系统的传递特性，两者有何区别？试用工程实例加以说明。 答：传递函数是在复数域中描述系统特性的数学模型。频率响应函数是在频域中描述系统特性的数学模型。 2-4 不失真测试的条件时什么？怎样在工程中实现不失真测试？ 答：理想情况下在频域描述不失真测量的输入、输出关系：输出与输入的比值为常数，即测试系统的放大倍数为常数；相位滞后为零。在实际的测试系统中，如果一个测试系统在一定工作频带内，系统幅频特性为常数，相频特性与频率呈线性关系，就认为该测试系统实现的测试时不失真测试。 在工程中，要实现不失真测试，通常采用滤波方法对输入信号做必要的预处理，再者要根据测试任务的不同选择不同特性的测试系统，如测试时仅要求幅频或相频的一方满足线性关系，我们就没有必要同时要求系统二者都满足线性关系。对于一个二阶系统，当3.0n <ωω时，测试装置选择阻尼比为0.6~0.8的范围内，能够得到较好的相位线性特性。当3n >ωω时，可以用反相器或在数据处理时减去固定的180°相位差来获得无相位差的结果，可以认为此时的相位特性满足精确测试条件。 2-5 进行某动态压力测量时，所采用的压电式力传感器的灵敏度为90.9nC/MPa ，将它与增益为0.005V/nC 的电荷放大器相连，电荷放大器的输出接到一台笔式记录仪上，记录仪的灵敏度为20mm/V 。试计算这个测试系统的总灵敏度。当压力变化为3.5MPa 时，记录笔在记录本上的偏移量是多少？ 答：由题意知此系统为串联系统，故 而 1S =90.9nC/MPa ，2S =0.005V/nC,3S =20mm/V 故可得
通信信号复习题 第一章 绪论 1.通信系统的性能度量有哪些指标？各给出其中一个有效性指标和可靠性指标的公式，并对指标中的变量进行说明。 2.无线通信技术的发展与扩频通信技术的发明是分不开的，扩频通信技术依据的理论基础是 什么定理？表达式为 2(1/)C W log S N =?+，其中的C 和W 表示什么？ 3.4G 无线通信技术与3G 无线通信技术相比突出的优点是什么？ 第二章 通信中信号及随机信号分析 4．什么是随机过程？ 5．设一个随机相位的正弦波为0()cos()X t A t ω?=+，其中，A 和ω0均为常数；?是在(0, 2π)内均匀分布的随机变量。试讨论X(t)是否具有各态历经性,证明X(t)是广义平稳。 6.依噪声在频域上的分布特性给出白噪声的定义。 7.什么是窄带随机过程？ 8.载频为c f 的窄带实信号为()()cos[2()]c s t a t f t t π?=+，()s t 的复包络表示为 2()Re ()c j f t B s t s t e π??=??，给出()s t 的基带信号()B s t 和解析信号A ()s t 的表达式。 10．由一实信号确定基带信号有哪两种方法？ 第三章 通信信道 11．什么是信道？ 12．无线信道的基本特征有哪些? 13．什么是视距传播和非视距传播？ 14．什么是多径传输？ 15．电磁波的5种基本传播方式是什么？ 16．什么是大尺度衰落？什么是小尺度衰落? 18．多径效应对接收信号相位的影响，叫选择性衰落，主要体现在使接收信号的相位出现了扩展特性，这些扩展特性主要由哪三种扩展特性来刻画？ 第四章 多址通信技术 19．什么是多址技术？ 20．通信系统中的多址技术有哪些？特点是什么？ 第五章 均衡原理及均衡算法 21. 从研究的角度出发均衡器可分为哪两大类？其适用性是什么？ 22．什么样的滤波器叫自适应滤波器
第二章 连续时间傅里叶变换 1 周期信号的频谱分析——傅里叶级数FS (1) 狄义赫利条件：在同一个周期1T 内，间断点的个数有限；极大值和极小值的数目有限； 信号绝对可积∞
第二章数据通信基础 一、填空题 1.单位时间内传输的二进制信息位数是指__数据传输___速率。 2.我们平时用的GSM手机采用的是___无线___通信。 3.在通信领域中，数据分为模拟数据与数字数据，电脑里的硬盘存储的数据属 于___数字数据。 4.数据包分为三部分:__地址信息______，数据和___校验码____。 5.发送方计算机将数据切分成协议能够处理的较小的部分,称为__分组__. 6.__光纤____更适于高速,高容量的数据传输,因为它衰减程度低,信号纯度高. 7.接收方计算机将数据包中的数据复制到____缓存_____中,以便进行重新组 装. 8.数据可分为_模拟数据_和_数字数据_两大类。 9.调制解调器在信源端是把_数字_信号转换成_模拟_信号，在另一端是把_模拟 _信号反转换成__数字_信号。 10.数字信号实现模拟传输时,数字信号变换成音频信号的过程称为__调制____; 音频信号变换成数字信号的过程称为__解调_____。 11.单位时间内传输的二进制信息位数是指__数据传输____速率,而单位时间内 传输的码元个数是指__调制___速率。 12.串行通信可以有_单工__、半双工和_全双工__三种方向性结构。 13.数字调制的三种基本形式为_幅移键控ask_、频移键控法fsk和_相移键控psk. 14.为了能利用廉价的电话公共交换网实现计算机之间的远程通信,必须将发送 端的__数字_信号变换成能在电话公共交换网上传输的_模拟_信号。 15._基带传输_是指在线路中直接传送数字信号的电脉冲的简单传输方式。 16.在数字信号脉冲编码方案中,全宽码又称为不归零码,包括_单极性全宽码_和_ 双极性全宽码_两种。 17.在算机通信与网络中,广泛采用的信号同步方式有_异步传输方式_和_同步传 输方式_两种。
第二章数据通信基础 一、选择题(每题2分，共60分) 1.在传输数据时，以原封不动的形式把来自终端的信息送人线路称为( )。 A.调制 B.解调 C.基带传输 D.频带传输 2.下面哪种网络技术适合多媒体通信需求( )。 A.X.25 B. ISDN C.帧中继 D. ATM 3.当数字信号在模拟传输系统中传送时，在发送端和接收端分别需要( )。 A.调制器和解调器 B.解调器和调制器 C.编码器和解码器 D.解码器和编码器 4.在同一个信道上的同一时刻，能够进行双向数据传送的通信方式是( )。 A.单工
B.半双工古 C.全双工 D.上述三种均不是 5.通信系统必须具备的三个基本要素是( )。 A.终端、电缆、计算机 B.信号发生器、通信线路、信号接收设备 C.信源、通信媒体、信宿 D.终端通信设施接收设备 6.计算机网络通信系统是( )。 A.电信号传输系统 B.文字通信系统 C.信号通信系统 D.数据通信系统 7.下列数据通信中常用的交换技术不包括( )。 A.报文交换 B.数据交换 C.电路交换 D.分组交换 8. X.25和FR分别表示( )。 A.企业内部网和帧中继网 B.综合业务数字网和数字数据网 C.帧中继网和企业内部网
D.公用分组交换网和帧中继网 9.调制解调技术主要用于( )的通信方式中。 一-5-- A.模拟信道传输数字数据 B.模拟信道传输模拟数据 C.数字信道传输数字数据 D.数字信道传输模拟数据 10.关于调制解调器的描述正确的是()。 A.在接收端将数字信号转换为模拟信号，在发送端将模拟信号转换为数字信号 B.“调制”是指将数字信号转换为模拟信号的过程 C.调制解调器必须配合网卡才能接人Internet D.调制解调器的调制技术只有频移键控和相移键控两种 11.帧中继技术本质上是( )交换技术。 A.报文 B.线路 C.信元 D.分组 12.下列交换方法中，( )的传输延迟最小。 A.报文交换 B.线路交换 C.分组交换
信号与系统 课程实验报告 实验四 实验名称 信号的时域分析 及Matlab 实现 系 别 教师姓名 实验地点 5309 实验日期 2011-06-20 学生姓名 学号 一、实验内容 1．预习实验原理。 2．对实验内容编写程序(M 文件)，上机运行。 3．记录并整理实验数据。 二、实验目的 1．掌握用Matlab 分析系统时间响应的方法。 2．掌握用Matlab 分析连续、离散系统的冲激响应的方法。 3．理解系统零、极点分布与系统稳定性关系。 三、涉及实验的相关情况介绍（包含使用软件或实验设备等情况） 计算机一台(安装MATLAB6.5版本或以上版本) 四、实验试做记录（含程序、数据记录及分析） 1．设) 2)(1()(p s p s s s H --= 设①p1=-2，p2=-30； ②p1=-2，p2=3 （1）针对极点参数①②，画出系统零、极点分布图，判断该系统稳定性。 程序： clear num=[1]; den=[1,32,60]; [r,poles,k]=residue(num,den); p=roots(den);
z=roots(num); subplot(2,2,1);plot(real(p),imag(p),'*');hold on; plot(real(z),imag(z),'o');grid on T=0:0.1:10; y1=impulse(num,den,T); subplot(2,2,2);plot(T,y1);grid;title('脉冲响应') 结果： 位于s左半平面，稳定 （2）针对极点参数①②，绘出系统的脉冲响应曲线，并观察t→∞时，脉冲响应变化趋势。 程序： clear num=[1]; den=[1,-1,-6]; [r,poles,k]=residue(num,den); p=roots(den); z=roots(num); subplot(2,2,1);plot(real(p),imag(p),'*');hold on; plot(real(z),imag(z),'o');grid on T=0:0.1:10; y1=impulse(num,den,T); subplot(2,2,2);plot(T,y1);grid;title('脉冲响应') 结果：
第二章第一节信号特征检测 一、填空题（10） 1.常用的滤波器有、低通、带通、四种。 2.加速度传感器，特别是压电式加速度传感器，在及的振动监测与诊断中应用十分广泛。 3.传感器是感受物体运动并将物体的运动转换成的一种灵敏的换能器件。 4.振动传感器主要有、速度传感器、三种。 5.把模拟信号变为数字信号，是由转换器完成的。它主要包括和两个环节。 6.采样定理的定义是：。采样时，如果不满足采样定理的条件，会出现频率现象。 7.电气控制电路主要故障类型、、。 8.利用对故障进行诊断，是设备故障诊断方法中最有效、最常用的方法。 9.振动信号频率分析的数学基础是变换；在工程实践中，常运用快速傅里叶变换的原理制成，这是故障诊断的有力工具。 10．设备故障的评定标准常用的有3种判断标准，即、相对判断标准以及类比判断标准。可用制定相对判断标准。 二、选择题（10） 1.（）在旋转机械及往复机械的振动监测与诊断中应用最广泛。 A 位移探测器 B 速度传感器 C 加速度计 D 计数器 2.当仅需要拾取低频信号时，采用（）滤波器。 A 高通 B 低通 C 带通 D 带阻
3.（）传感器，在旋转机械及往复机械的振动监测与诊断中应用十分广泛。 A 压电式加速度 B 位移传感器 C 速度传感器 D 以上都不对 4.数据采集、谱分析、数据分析、动平衡等操作可用（）实现。 A 传感器 B 数据采集器 C 声级计 D 滤波器 5.（）是数据采集器的重要观测组成部分。 A. 滤波器 B. 压电式传感器 C 数据采集器 D 数据分析仪 6.传感器是感受物体运动并将物体的运动转换成模拟（）的一种灵敏的换能器件。 A 力信号 B 声信号 C 光信号 D. 电信号 7.在对（）进行电气故障诊断时，传感器应尽可能径向安装在电机的外壳上。 A 单相感应电机 B 三相感应电机 C 二相感应电机 D 四相感应电机 8.从理论上讲，转速升高1倍,则不平衡产生的振动幅值增大（）倍。 A 1 B 2 C 3 D 4 9.频谱仪是运用（）的原理制成的。 A 绝对判断标准 B 阿基米德 C 毕达哥拉斯 D 快速傅立叶变换 10.伺服控制上常用三环结构，三个环都是调节器，其中有的采用P调节器，有的采用PI调节器，有的采用PID调节器。其中PID调节器称为（）。 A 比例调节器 B 比例积分微分调节器 C 比例积分调节器 D 积分调节器 三、多选题（5） 1.传感器的安装部位通常在轴承座部位，并按信号传动的方向选择( )布置。 A 垂直 B 水平
实验一 连续时间信号与系统的时域分析及MATLAB 实现 实验目的： 1． 掌握MATLAB 相关函数的调用格式及作用； 2． 会用MATLAB 生成和实现连续时间信号，并对连续系统进行分析。 实验内容： 1． 先在MATLAB 帮助菜单下查看以下函数的调用格式及作用； Plot,ezplot,sym,subplot,stepfun,diff,int,conv,impulse,step,lsim,roots. 2.绘出下列信号的时域波形。 （1）()sin t f t t =；（2）()5sin 4f t t π??= ??? ； （3）()52t f t e -=；（4）()42j t f t e π=（实部、虚部、相角及模） 3．完成下列信号相应的运算和变换。 （1）已知信号()()()11222f t t u t u t ? ?=+?+--?? ?? ???，绘制时域波形并用MA TLAB 求()()()()2,,2,f t f t f t f t +--及其波形。 （2）已知信号()()()()144f t t u t u t =-+?--????和()2sin(2)f t t π=，用MATLAB 计算()()12f t f t +；()1d f t dt ，()1t f d ττ-∞?并绘制波形。； （3）计算信号()()()12f t u t u t =--和()()()24f t u t u t =--的卷积。 4．已知描述某连续连续系统的微分方程为： ()()()()()''''282y t y t y t f t f t ++=+ 试用MATLAB 绘出该系统的冲激响应和阶跃响应，并求出系统在()()2t f t e u t -=的激励下的零状态响应。
第二章数据通信基础习题与答案
第二章数据通信基础习题与答案 一、判断题 1.（√）计算机中的信息都是用数字形式来表示的。 2.（√）信道容量是指信道传输信息的最大能力，通常用信息速率来表示，单位时间内传送的比特数越多，表示信道容量越大。 3.（×）波特率是指信息传输的错误率，是数据通信系统在正常工作情况下，衡量传输可靠性的指标。 4.（×）在单信道总线型网络中，带宽=信道容量×传输效率。 5.（√）在共享信道型的局域网中，信号的传播延迟或时延的大小与采用哪种网络技术有很大关系。 6.（√）DTE是指用于处理用户数据的设备，是数据通信系统的信源和住宿。 7.（√）DCE是数据通信设备，是介于数据终端设备与传输介质之间的设备。 8.（×）Modem属于DTE。 9.（√）在单工通信的两个节点中，其中一端只能作为发送端发送数据不能接收数据，另一端只能接收数据不能发送数据。 10.（√）在半双工通信的双方可以交替地发送和接收信息，不能同时发送和接收，只需要一条传输线路即可。 11.（×）在全双工通信的双方可以同时进行信息的发送与接收，只需要一条传输线路即可。 12.（√）在局域网中，主要采用的是基带数据传输方式。 13．（√）信道带宽的单位是赫兹。 14．（×）数据通信系统主要技术指标中的信道容量＝吞吐量×传输效率。
15．（×）比特率和波特率是两个相同的概念。 16．（√）基带传输与宽带传输的主要区别在于数据传输速率不同。 17．（√）分组交换是以长度受到限制的报文分组为单位进行传输交换的。 18．（√）电路交换有建立连接、传输数据和拆除连接三个通信过程。 19．（√）分组交换比电路交换线路利用率高，但实时性差。 20．（√）ATM(即异步传输模式)是一种广域网主干线常采用的技术。 21．（√）数据传输率是指单位时间内信道内传输的信息量，即比特率。 22．（×）使用调制解调器进行网络数据传输称为基带传输。 23．（√）信元交换适宜于对带宽要求高和对服务质量要求高的应用。 24．（×）波特率是一种数字信号的传输速率。 25．（×）分组交换属于“存储一转发”交换方式，它是以报文为单位进行传输转换的。26．（×）奇偶检验是一种复杂的检错方法，有很强的检错能力。 二、填空题 1.数据一般分（模拟）数据和（数字）数据两种类型。 2.在数字传输中，（码元）是构成信息编码的最小单位。 3.（吞吐量）是单位时间内整个网络能够处理的信息总量，单位是字节/秒或位/秒。 4.数据通信系统是由（ DTE ）、（ DCE ）和通信线路等组成。 5.根据数据信息在传输线上的传送方向，数据通信方式有（单工通信）、（半双工通信）和（全双工通信）三种。 6.数据传输方式有（基带传输）、（频带传输）和（宽带传输）三种。 7.数据交换技术有（电路交换）、（报文交换）、（分组交换）和（信元交换）四种。 8.一个完整的信元长度为（ 53 ）B，其中（ 5 ）B是信元头，（ 48 ）B为信元数据。
故障诊断第二章习题
第二章第一节信号特征检测 一、填空题（10） 1.常用的滤波器有、低通、带通、四种。 2.加速度传感器，特别是压电式加速度传感器，在及的振动监测与诊断中应用十分广泛。 3.传感器是感受物体运动并将物体的运动转换成的一种灵敏的换能器件。 4.振动传感器主要有、速度传感器、三种。 5.把模拟信号变为数字信号，是由转换器完成的。它主要包括和两个环节。 6.采样定理的定义是：。采样时，如果不满足采样定理的条件，会出现频率 现象。 7.电气控制电路主要故障类型、、。 8.利用对故障进行诊断，是设备故障诊断方法中最有效、最常用的方法。 9.振动信号频率分析的数学基础是变换；在工程实践中，常运用快速傅里叶变换的原理制成，这是故障诊断的有力工具。 10．设备故障的评定标准常用的有3种判断标准，即、相对判断标准以及类比判断标准。可用制定相对判断标准。 二、选择题（10） 1.（）在旋转机械及往复机械的振动监测与诊断中应用最广泛。 A 位移探测器 B 速度传感器 C 加速度计 D 计数器 2.当仅需要拾取低频信号时，采用（）滤波器。 A 高通 B 低通 C 带通 D 带阻 3.（）传感器，在旋转机械及往复机械的振动监测与诊断中应用十分广泛。 A 压电式加速度 B 位移传感器 C 速度传感器 D 以上都不对 4.数据采集、谱分析、数据分析、动平衡等操作可用（）实现。 A 传感器 B 数据采集器 C 声级计 D 滤波器 5.（）是数据采集器的重要观测组成部分。 A. 滤波器 B. 压电式传感器 C 数据采集器 D 数据分析仪
6.传感器是感受物体运动并将物体的运动转换成模拟（）的一种灵敏的换能器件。 A 力信号 B 声信号 C 光信号 D. 电信号 7.在对（）进行电气故障诊断时，传感器应尽可能径向安装在电机的外壳上。 A 单相感应电机 B 三相感应电机 C 二相感应电机 D 四相感应电机 8.从理论上讲，转速升高1倍,则不平衡产生的振动幅值增大（）倍。 A 1 B 2 C 3 D 4 9.频谱仪是运用（）的原理制成的。 A 绝对判断标准 B 阿基米德 C 毕达哥拉斯 D 快速傅立叶变换 10.伺服控制上常用三环结构，三个环都是调节器，其中有的采用P调节器，有的采用PI 调节器，有的采用PID调节器。其中PID调节器称为（）。 A 比例调节器 B 比例积分微分调节器 C 比例积分调节器 D 积分调节器 三、多选题（5） 1.传感器的安装部位通常在轴承座部位，并按信号传动的方向选择( )布置。 A 垂直 B 水平 C 轴向 D 斜向 2.传感技术的作用主要体现在（）。 A 传感技术是检验和质量控制的重要手段 B 传感技术在系统安全经济运行监测中得到了广泛应用 C 传感技术及装置是自动化系统不可缺少的组成部分 D 传感技术的完善和发展推动着现代科学技术的进步 3.传感技术的研究内容主要包括（）。 A 信息获取 B 信息转换 C 信息处理 D 信息传输 4. 能用涡流式传感器进行测量的是（）。 A 位移 B 材质鉴别 C 探伤 D 非金属材料 5．关于传感器的作用，下列说法正确的有( )。 A 通常的传感器可以直接用来进行自动控制
第十二届“恩智浦”杯全国大学生智能汽车竞赛 技术报告 学校：华南理工大学 队伍名称：华工冰魄队 参赛队员：郑立楷黄理广 杨少基黄迪臻 带队教师：陈安 邓晓燕
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关于技术报告和研究论文使用授权的说明................................................... 错误!未定义书签。第一章系统设计方案说明. (4) 1.1 系统设计要求 (5) 1.2 系统总体方案设计 (5) 第二章智能车机械结构调整与优化 (6) 2.1 智能车整体 (6) 2.2 前轮定位 (6) 2.3舵机安装 (7) 2.4 传感器安装 (7) 2.5 编码器的安装 (7) 第三章电路设计说明 (8) 3.1 主板硬件设计方案 (8) 3.1.1 电源管理模块 (8) 3.1.2 电机驱动模块 (9) 3.1.3 数模转换模块 (10) 3.1.4 单片机及其他电路部分设计 (10) 3.2 智能车传感器模块设计 (11) 3.2.1 电感传感器的原理 (12) 3.2.2 磁传感器信号处理电路 (12) 第四章智能车软件控制模块 (15) 4.1 控制系统整体 (15) 4.1.1系统整体结构图 (15) 4.1.2整体底层模块说明 (15) 4.2.赛道偏移量计算与处理 (16) 4.2.1电感值采集与处理 (16) 4.2.2赛道识别 (16) 4.3 电机与舵机控制 (16) 4.3.1模糊控制算法简介 (16) 4.3.2 基于模糊控制的速度与舵机控制 (16) 4.3.3基于位置式pid的速度控制 (17) 4.4 双车控制 (17) 4.4.1 双车距离获取 (17) 4.4.2双车距离控制 (18) 4.4.3环形超车 (18) 4.4.4十字超车 (18) 第五章总结 (19) 参考文献 (20)
1.DFT和DTFT之间的关系是 2.DFT和DFS之间的关系是 3.对于一个128点的DFT，最先4个DFT相应于数字频率 4.某滤波器的频响为H(ω) = 0.3cos2ω- 0.2cosω+ 0.05，相应于6点的DFT的H[k]为 5.采样频率为22.05kHz的1024点DFT所对应的频率分辨率为 6.采样率为8kHz的信号的256点DFT的第一个周期覆盖的频率范围是从0Hz至 7.信号[ 1 0 2 ]的DFT每隔3个样点值重复，为 8.以1600Hz对一220Hz的信号采样，进行64点DFT，最接近的DFT频率为 9.以12kHz的信号对一4.25kHz的信号抽样，其256点DFT幅谱图的基带最大峰值点所 对应的下标为 10.采样频率为6kHz，1kHz信号的频率分辨率要达到50Hz，需 11.采样频率为16kHz，1024点DFT的窗口长度为 12.关于谱泄漏与窗口长度的关系是 13.频谱图是展现信号的什么 14.周期性方波的频谱图 15.在FFT中的乘数因子是 16.与512点的DFT相比，512点的FFT只需约几分之一的计算量 17、一个长度为N的有限长序列可否用N个频域的采样值唯一地确定？ 18、计算两个Ｎ点序列的线性卷积，至少要做多少点的ＤＦＴ？ 19、x(2n)与x(n)的关系 20、对于高斯序列x(n)=exp[-(n-p)2/q]，取16点作FFT，其幅度谱中低频分量最多的是 21、一般地说按时间抽取基二FFT的_______序列是按位反转重新排列的。 22、信号x（n）＝sin(nπ/4) - cos(nπ/7)的数字周期为 23、Ｎ＝２Ｌ点基二ＦＦＴ，共有______列蝶形，每列有____个蝶形。 24、信号s(t)=sin(4000πt)+sin(600πt)，则采样频率至少应为 25、用按时间抽取法计算256点的FFT时，n=233的二进制位反转值是 26、FFT之所以能减少DFT的运算量，是因为：，FFT减少DFT运算量的基本处理思想是。 27、设有2个序列的长度分别为N1和N2，用DFT和IDFT实现其线性卷积，其DFT 和IDFT的长度至少应为 28、设一个信号序列通过一个长度为60的有限单位脉冲响应滤波器，要求利用重叠保 留法并通过FFT来实现，则需要重叠▁▁▁▁▁个样本，设输入各段的数据长度为128,则从每一段输出的▁▁▁▁▁点到▁▁▁▁▁点取出，并将他们拼接在一起形成滤波器输出。
实验一信号与系统得时域分析 一、实验目得 1.用示波器观察一阶电路得零输入响应,零状态响应及完全响应. 2.理解并掌握一阶电路各响应得物理意义. 3.观察与测定RLC串联电路得阶跃响应与冲激响应，并研究电路参数对响应波形得影响。 4.观察RＬＣ并联谐振电路对高频脉冲激励得响应,并研究电路参数对响应波形得影响。 5.熟悉与掌握常用得用于信号与系统时域仿真分析得Matlab函数; 6.牢固掌握系统得单位冲激响应得概念，掌握ＬTI系统得卷积表 二、实验原理 (一)实验箱部分 １、一阶电路得零输入、零状态响应分析 一阶连续时间系统如图所示: 图1-1 一阶连续系统实验电路 其模型可用微分方程表示.微分方程得解反映了该系统得响应，其中零输入响应由方程得齐次解得到，零状态响应由方程得全解得到。完全响应由零输入响应与零状态响应得到。 ２、二阶电路得瞬态响应 图1—2 RＬC串联电路响应实验电路图 RＬC串联电路得阶跃响应与冲激响应得观察电路如上图所示,其阶跃响应与冲激响应可以有
三种情况。 时为过阻尼情况；时为欠阻尼情况;时为临界情况。 因此对于不同R，其电路响应波形就是不同得。因为冲激信号就是阶跃信号得导数，所以对线性时不变电路，冲激响应也就是阶跃响应得导数。 为了便于用示波器观察响应波形，实验中用周期方波替代阶跃信号,而用周期方波通过微分电路后得到得尖顶脉冲代替冲激信号。 (二）Matｌａb部分 1、信号得时域表示方法 可将信号表示成独立时间变量得函数,例如x（t）=ｓin(ωt）与x［n］=n（0、5)ｎu［n］分别表示一个连续时间信号与一个离散时间信号。无论离散信号或就是连续信号，都可以用其信号波形图来描述;对于离散信号,还可以表示成一个数列,例如: x［n]=｛、、、、，0、１, 1、1，—1、2，０,1、3，…、｝ ↑n=０ 2、用Matlab仿真连续时间信号与离散时间信号 在ｍatlａb中,连续时间信号仿真直接写出其表达式即可，如正弦信号:ｘ＝sin(t)，plot(t，x）；对于离散信号则可用函数steｍ实现,如x［ｎ］=｛、、、、，0、１, 1、１，—1、2, 0, 1、3, …、} 可由下列程 序实现：↑n=０ x = [0，0，0, 0, ０、１, 1、1,-1、2,0，１、3, 0，０]；sｔem(n,x）； 信号得卷积可由ｃｏｎｖ命令实现 三、实验内容 ６、修改程序Pｒｏgrａm1＿１，将dt改为0、2，再执行该程序,瞧瞧所得图形得效果如何？与原程序比,哪一幅图形瞧起来与实际信号波形更像? 答:ｐroｇraｍ1_1得图形更加圆滑并贴近实际波形，因为该程序中时间变量得步长更小 实验程序： 实验截图：