下载文档原格式
大学本科毕业设计（论文）文献综述报告基于MATLAB的数字滤波器的设计1 前言在1960年到1970年的十年中，高速数字计算机迅速发展，并被广泛地用来处理数字形式的电信号。
因而，在数字滤波器的设计中，就有可能采用傅里叶分析、波形抽样、Z变换等已有的基本理论概念。
数字滤波器具有稳定、重复性好、适应性强、性能优异、线性相位等优点。
数字滤波器以冲激响应延续长度可分为两类：FIR滤波器(有限冲激响应滤波器)、IIR滤波器(无限冲激响应滤波器)。
其中FIR 滤波器的优点是：稳定性好，因为没有极点；精度高，因为它对以前的事件只有有限的记忆，积累误差小；易于计算机辅助设计，保证精度和线性相位。
缺点是：要达到高性能，需要许多系数，要做较多的乘法操作，计算量大。
而IIR滤波器的优点是：结构简单、系数少乘法操作少、效率高；与模拟滤波器有对应关系；可以解析控制，强制系统在特定点为零点；易于计算机辅助设计。
缺点是：因为有极点，设计时要小心稳定性；因为它对以前的事件有长的记忆，易产生溢出、噪声、误差[1]。
2 国外数字滤波器发展历史及研究成果数字滤波有线性滤波和非线性滤波。
线性滤波是指卷积滤波，又分为频域滤波和时域滤波，在实域中根据滤波方式又分为递归滤波和递归滤波。
非线性滤波主要是指同态滤波，它是用取对数的方法将非线性问题线性化。
近些年，线性滤波方法，如Wiener滤波、Kalman滤波和自适应滤波得到了广泛的研究和应用。
同时一些非线性滤波方法，如小波滤波、同态滤波、中值滤波和形态滤波等都是现代信号处理的前沿课题，不但有重要的理论意义，而且有广阔的应用前景。
Wiener滤波是最早提出的一种滤波方法，当信号混有白噪声时，可以在最小均方误差条件下得到信号的最佳估计。
但是，由于求解Wiener-Hoff 方程的复杂性，使得Wiener滤波实际应用起来很困难，不过Wiener 滤波在理论上的意义是非常重要的，利用Wiener滤波的纯一步预测，可以求解信号的模型参数，进而获得著名的Levinson算法[2]。
创新实践报告报告题目：基于matlab的通信系统仿真学院名称：信息工程学院*名：***班级学号：***师：**二O一四年十月十五日目录一、引言 (3)二、仿真分析与测试 (4)2.1 随机信号的生成 (4)2.2信道编译码 (4)2.2.1 卷积码的原理 (4)2.2.2 译码原理 (5)2.3 调制与解调 (5)2.3.1 BPSK的调制原理 (5)2.3.2 BPSK解调原理 (6)2.3.3 QPSK调制与解调 (7)2.4信道 (8)2.4.1 加性高斯白噪声信道 (8)2.4.2 瑞利信道 (8)2.5多径合并 (8)2.5.1 MRC方式 (8)2.5.2 EGC方式 (9)2.6采样判决 (9)2.7理论值与仿真结果的对比 (9)三、系统仿真分析 (11)3.1有信道编码和无信道编码的的性能比较 (11)3.1.1信道编码的仿真 (11)3.1.2有信道编码和无信道编码的比较 (12)3.2 BPSK与QPSK调制方式对通信系统性能的比较 (13)3.2.1调制过程的仿真 (13)3.2.2不同调制方式的误码率分析 (14)3.3高斯信道和瑞利衰落信道下的比较 (15)3.3.1信道加噪仿真 (15)3.3.2不同信道下的误码分析 (15)3.4不同合并方式下的对比 (16)3.4.1 MRC不同信噪比下的误码分析 (16)3.4.2 EGC不同信噪比下的误码分析 (16)3.4.3 MRC、EGC分别在2根、4根天线下的对比 (17)3.5理论数据与仿真数据的区别 (17)四、设计小结 (19)参考文献 (20)一、引言现代社会发展要求通信系统功能越来越强，性能越来越高，构成越来越复杂；另一方面，要求通信系统技术研究和产品开发缩短周期，降低成本，提高水平。
这样尖锐对立的两个方面的要求，只有通过使用强大的计算机辅助分析设计技术和工具才能实现。
在这种迫切的需求之下，MATLAB应运而生。
毕业设计（论文）题目基于MATLAB控制系统仿真应用研究毕业设计（论文）任务书I、毕业设计(论文)题目：基于MATLAB的控制系统仿真应用研究II、毕业设计(论文)使用的原始资料(数据)及设计技术要求：原始资料：（1）MATLAB语言。
（2）控制系统基本理论。
设计技术要求：（1）采用MATLAB仿真软件建立控制系统的仿真模型，进行计算机模拟，分析整个系统的构建，比较各种控制算法的性能。
（2）利用MATLAB完善的控制系统工具箱和强大的Simulink动态仿真环境，提供用方框图进行建模的图形接口，分别介绍离散和连续系统的MATLAB和Simulink仿真。
III、毕业设计(论文)工作内容及完成时间：第01～03周：查找课题相关资料，完成开题报告，英文资料翻译。
第04～11周：掌握MATLAB语言，熟悉控制系统基本理论。
第12～15周：完成对控制系统基本模块MATLAB仿真。
第16～18周：撰写毕业论文，答辩。
Ⅳ、主要参考资料：[1] 《MATLAB在控制系统中的应用》，张静编著，电子工业出版社。
[2]《MATLAB在控制系统应用与实例》，樊京，刘叔军编著，清华大学出版社。
[3]《智能控制》，刘金琨编著，电子工业出版社。
[4]《MATLAB控制系统仿真与设计》，赵景波编著，机械工业出版社。
[5]The Mathworks,Inc.MATLAB-Mathemmatics(Cer.7).2005.信息工程系电子信息工程专业类 0882052 班学生（签名）：填写日期：年月日指导教师（签名）：助理指导教师(并指出所负责的部分)：信息工程系（室）主任（签名）：学士学位论文原创性声明本人声明，所呈交的论文是本人在导师的指导下独立完成的研究成果。
除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含法律意义上已属于他人的任何形式的研究成果，也不包含本人已用于其他学位申请的论文或成果。
对本文的研究成果作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式表明。
基于MATLAB控制系统的仿真与应用毕业设计论文目录一、内容概括 (2)1. 研究背景和意义 (3)2. 国内外研究现状 (4)3. 研究目的和内容 (5)二、MATLAB控制系统仿真基础 (7)三、控制系统建模 (8)1. 控制系统模型概述 (10)2. MATLAB建模方法 (11)3. 系统模型的验证与校正 (12)四、控制系统性能分析 (14)1. 稳定性分析 (14)2. 响应性能分析 (16)3. 误差性能分析 (17)五、基于MATLAB控制系统的设计与应用实例分析 (19)1. 控制系统设计要求与方案选择 (20)2. 基于MATLAB的控制系统设计流程 (22)3. 实例一 (23)4. 实例二 (25)六、优化算法在控制系统中的应用及MATLAB实现 (26)1. 优化算法概述及其在控制系统中的应用价值 (28)2. 优化算法介绍及MATLAB实现方法 (29)3. 基于MATLAB的优化算法在控制系统中的实践应用案例及分析对比研究31一、内容概括本论文旨在探讨基于MATLAB控制系统的仿真与应用，通过对控制系统进行深入的理论分析和实际应用研究，提出一种有效的控制系统设计方案，并通过实验验证其正确性和有效性。
本文对控制系统的基本理论进行了详细的阐述，包括控制系统的定义、分类、性能指标以及设计方法。
我们以一个具体的控制系统为例，对其进行分析和设计。
在这个过程中，我们运用MATLAB软件作为主要的仿真工具，对控制系统的稳定性、动态响应、鲁棒性等方面进行了全面的仿真分析。
在完成理论分析和实际设计之后，我们进一步研究了基于MATLAB 的控制系统仿真方法。
通过对仿真模型的建立、仿真参数的选择以及仿真结果的分析，我们提出了一种高效的仿真策略。
我们将所设计的控制系统应用于实际场景中，通过实验数据验证了所提出方案的有效性和可行性。
本论文通过理论与实践相结合的方法，深入探讨了基于MATLAB 控制系统的仿真与应用。
MATLAB编程嵌入《数值分析》课程教学实践作者：林玉蕊黄习培龚志伟滕忠铭来源：《高教学刊》2019年第18期摘; 要：文章分析《数值分析》课程教学中存在的问题，尝试从理论、实践教学各个环节着手，通过算法实例运用MATLAB 编程实现算法并嵌入本课程教学的全过程。
关键词：数值分析;教学方法;教学改革中图分类号：G642 文献标志码：A 文章编号：2096-000X （2019）18-0118-03Abstract： This paper analyzes the problems existing in the teaching of NumericalAnalysis course， tries to start with each link of theory and practice teaching， and implements the algorithm by using MATLAB programming and embedding it in the whole course of teaching.Keywords： Numerical Analysis; teaching methods; teaching reform一、传统的数值分析课程教学中存在的主要问题（一）教学内容多，课时偏少《数值分析》课程一般都包括有插值法，函数逼近与计算，数值积分与数值微分，常微分方程数值解法，方程求根，解线性方程组的直接方法，解线性方程组的迭代法，矩阵的特征值和特征向量的计算[1-2]。
知识点较多，教学课时相对较少[3]，通常理论安排48学时，实验10学时。
（二）传统教学手段和现代先进的教学技术有机结合的不够充分由于数学的严谨性，重推理过程[4]，数学课程使用多媒体相对滞后，一直沿用传统的黑板教学方式[5]。
同时，也未能充分利用网上丰富的教学资源与先进的教学技术。
如：“超星”学术视频，MOOC，翻转课堂，云课堂、雨课堂等。
MATLAB在数学物理方程中的应用
姓名：黄忠宇
学号：201001071475
专业：物理教育
指导教师：何巍巍
MATLAB在数学物理方程中的应用
黄忠宇
大庆师范学院物理与电气信息工程学院
摘要：数理方程当中有许多的复杂的数值及数学符号的计算《数学物理方法》是许多理工专业的必修课和重要基础课，也是一门公认的难度大的课程。
因课程内容抽象，数学推导繁琐，学生学习起来感到非常枯燥。
MATLAB 是高性能的数值计算型数学类科技应用软件，具有优秀的数值计算功能和强大的数据可视化能力。
在《数学物理方法》中应用MATLAB 进行习题求解和计算机仿真，一方面可以提高解题的速度，另一方面可将抽象的解和一些特殊函数以图形形式显示出来，直观明了，物理意义明确。
关键词：数学物理方法，MATLAB语言，图形绘制
一前言
MATLAB是近几年传播最快、影响最大的数学类应用软件。
应用MATLAB 求解《数学物理方法》中的一些题目，使原来繁琐的手工计算变得简便，而且可将数理方程的解及一些特殊函数以图形的形式显示出来，形象、直观，便于理解。
而且MATLAB强大的科学运算、灵活的程序设计、便捷的与其他程序和语言接口的功能，显示出其很强的优越性……
二MATLAB在解数理方程中应用
应用MATLAB 求解数学物理方程，可通过编程或直接利用偏微分方程工具箱求解，直接利用偏微分方程工具箱更为简单、方便。
在数理方程课上我们学习解矩形域方程的问题：
例：在矩形域-0.5<x<0.5,-0.5<y<0.5 上求解Δu＝－2，且u 在边界上
的值为零。
利用偏微分方程工具箱求解过程如下：
（1）启动偏微分方程求解界面。
（2）在MATLAB 命令窗口中键入pderect ([-0.5 0.5 -0.5 0.5]), 选择Boundary→Remove All SubdomainBorders 菜单项，得出偏微分方程的求解区域。
（3）单击偏微分方程界面工具栏中的PDE 图标，选择其中的Parabolic 选项，
将给定的偏微分方程的参数输入到该对话框中。
（4）边界条件由Boundary 菜单下的Specify Boundary conditions 确定，输入边界条件h=1，r=0。
（5）单击工具栏等号按钮，得到偏微分的解，单击图形设置按钮，得出如图1
图1 泊松方程的解
MATLAB程序如下：
Clear all 泊松方程的解
pderect([-0.5 0.5 -0.5 0.5 ]); 微分方程的求解区域
h1=1,r=0; 初始条件
运行结果
三MATLAB在解特殊方程中的应用：
MATLAB语句为：
x=-1:0.01:1 求解范围
plot(x,LEGENDRE(2,x)) sunlink挂函数语句，输出图形
曲线如下页图2所示:
以上只是我们用MATLAB解一些经典的数理方程，MATLAB在显示其强大的绘图和解方程上的优势。
图2 连带勒让德多项式(2 阶)的曲线分布
四 作出有界弦振动问题解析解的图形分布：
02=-xx tt u a u l x ≤≤0
0,00====l x x u u （1）
)(),(00x u x u t t t φϕ==== 解析解：∑∞=+=1
)sin cos (n n n l at n B l at n A u ππl x n πsin （取系数为1） （2） 1）n=1本振解随时间变化的图形分布
clear
a=1;l=1;x=0:0.05:1;t=0:0.001:3;u=0; n=1; 函数参数
[X,T]=meshgrid(x,t); 函数变量
u=(cos(n*pi*a*T/l)+sin(n*pi*a*T/l)).*sin(n*pi*X/l) 函数定义式
figure(1)
axis([0 1 -0.05 0.05]) 图形取点，x 分布 mesh(X,T,u)
title('n=1本振随时分布的透视图') 图像名
xlabel('x') 图像坐标轴'x' ylabel('t') 图像坐标轴'y'
zlabel('u') 图像坐标轴''u'
图3 n=1本振解随时间变化的图形
2）n=2本振解随时间变化的图形分布
clear
a=1;l=1;x=0:0.05:1;t=0:0.001:3;u=0; n=2; 函数参数[X,T]=meshgrid(x,t); 函数变量
u=(cos(n*pi*a*T/l)+sin(n*pi*a*T/l)).*sin(n*pi*X/l) 函数定义式figure(1)
axis([0 1 -0.05 0.05]) 图形取点，x分布mesh(X,T,u)
title('n=2本振随时分布的透视图')
xlabel('x') 图像坐标轴'x' ylabel('t') 图像坐标轴'y' zlabel('u') 图像坐标轴''u'
图4 n=2本振解随时间变化的图形分布
五结论
从以上利用MATLAB语言对2类基本数理方程（经典方程﹑有界弦振动问题）分析，我们不难得出以下结论：
1.应用MATLAB 求解《数学物理方法》中的一些题目，使原来繁琐的手工计算变得简便，而且可将数理方程的解及一些特殊函数以图形的形式显示出来，形象、直观，便于理解。
而且MATLAB强大的科学运算、灵活的程序设计、便捷的与其他程序和语言接口的功能，显示出其很强的优越性。
2.应用MATLAB求解《数学物理方法》中，在解经典方程的时候解决掉了手工计算式子多，计算繁杂，求解过程复杂的问题。
在解有界弦振动问题，运用MATLAB 编程求解得出图形，其汇编语言、程序编写相当简单。
得出的图形直观，在帮助同学们理解复杂的数理方程的意义、掌握这门与我们物电专业相关的学科有很大的帮助。
参考文献：
[1]刘卫国.MA TLAB程序设计与应用（第二版）[M].北京：高等教育出版社，2006
[2]豆丁网文献，参考《MA TLAB在数学物理方法中的应用》
[3]陈育宁.数学物理方法.[M].宁夏;人民教育出版社，2008。
