基于simulink的信号与系统的设计和分析

大连理工大学实验报告
学院（系）：电信专业：电子信息工程班级：姓名：学号：组：
实验时间：实验室：创新园C221 实验台：
指导教师签字：成绩：
实验六：Simulink仿真连续时间系统
一、实验结果与分析
1.用Simulink仿真载波为简单正弦信号的幅度调制和相干解调。

解：Simulink模块图为
其中，Sine wave产生调制信号，Sine wave1产生直流信号，Sine wave2产生载波信号，Ran-dom Source产生噪声，Digital Filter Design为带通滤波器，Sine wave3产生本地载波信号，Digital Filter Design1为低通滤波器。

主要模块的参数为
主要模块的波形图和频谱图为
二、讨论、建议、质疑
Simulink为我们提供了一个非常直观的解决途径，只要我们能够得到系统函数，画出相应的方框图，就可以方便地描述整个系统，获得需要的信息。

比如在完成简单正弦信号的幅度调制和相干解调时，如果利用MATLAB编写程序，需要调用函数buttord和butter去构建带通和低通滤波器，这是非常繁琐的。

但是Simulink提供了滤波器模块，我们只需要改变其参数，这大大简化了整个过程。

但是在实验中也遇到了一些问题。

因为对Simulink并不是特别熟悉，所以在设计滤波器的时候会觉得很盲目。

比如在完成简单正弦信号的幅度调制和相干解调时，如果稍微改变滤波器的参数，得到的结果就与正确结果大相径庭。

simulink仿真实验报告Simulink仿真实验报告一、引言Simulink是一种基于模型的设计和仿真工具，广泛应用于各领域的工程设计和研究中。

本次实验将利用Simulink进行系统仿真实验，通过搭建模型、参数调整、仿真运行等过程，验证系统设计的正确性和有效性。

二、实验目的本实验旨在帮助学生掌握Simulink的基本使用方法，了解系统仿真的过程和注意事项。

通过本实验，学生将能够：1. 熟悉Simulink的界面和基本操作；2. 理解和掌握模型构建的基本原理和方法；3. 学会调整系统参数、运行仿真和分析仿真结果。

三、实验内容本实验分为以下几个步骤：1. 绘制系统模型：根据实验要求，利用Simulink绘制出所需的系统模型，包括输入、输出、控制器、传感器等。

2. 参数设置：针对所绘制的系统模型，根据实验要求设置系统的参数，例如增益、阻尼系数等。

3. 仿真运行：通过Simulink的仿真功能，对所构建的系统模型进行仿真运行。

4. 仿真结果分析：根据仿真结果，分析系统的动态性能、稳态性能等指标，并与理论值进行对比。

四、实验结果与分析根据实验要求，我们绘制了一个负反馈控制系统的模型，并设置了相应的参数。

通过Simulink的仿真功能，我们进行了仿真运行，并获得了仿真结果。

仿真结果显示，系统经过调整参数后，得到了较好的控制效果。

输出信号的稳态误差较小，并且在过渡过程中没有发生明显的振荡或超调现象。

通过与理论值进行对比，我们验证了系统的稳态稳定性和动态响应性能较为理想。

五、实验总结通过本次实验，我们掌握了使用Simulink进行系统仿真的基本方法和技巧。

了解了系统模型构建的基本原理，并学会了参数调整和仿真结果分析的方法。

这对于我们今后的工程设计和研究具有重要的意义。

六、参考文献1. 《Simulink使用手册》，XXX出版社，20XX年。

2. XXX，XXX，XXX等.《系统仿真与建模实践教程》. 北京：XXX出版社，20XX年。

基于Simulink状态空间建模的系统分析方法程序实现荆晓莉(陕西理工学院物电学院电子信息科学与技术1101班，陕西汉中723001)指导老师：龙姝明[摘要] 无论用何种方法求高阶连续系统解析解都是十分棘手的问题。

实际上，科学研究和工程应用中更多地需要系统的数值解。

调用Matlab的Simulink工具包，可以用模块图标方法来编程，并通过运行系统模型文件的方法直接给出连续系统的数值解，而不需要将连续系统转换为离散系统再求解。

对于复杂LTI 系统直接写出微分方程再给出状态空间矩阵很困难，我们获得系统状态空间矩阵的方法是：先将系统映射到s 域，列出解（系统输出）函数的像函数满足的代数方程组，解代数方程组给出系统函数H(s),再调用Matlab的函数[a,b,c,d]=tf2ss(num,den)就得到系统的状态空间矩阵，从而完成系统的描述，再创建系统模型文件，写入状态空间矩阵、输入信号、初值条件及运行相关参数，最后编程调用sim()函数运行模型文件给出连续系统的数值解。

[关键字]连续系统;离散化;Simulink;M文件The implementation of the system analysis method based on Simulink state space modelingJing Xiaoli(Grade11,Class1,Major Electronic Information Science and Technology Department of Physics,ShannxiUniversity of Technology,Hanzhong,723001)Tutor: Long ShumingAbstract It is a difficult problem for the higher order continuous system to solve the problem.In fact,the numerical solution of the system is more needed for scientific research and engineering application.Calling Matlab Simulink toolkit can be programmed by using the method of module icon,and the direct method of operation system model file are given continuous system of numerical solution, without the need to convert the continuous system to discrete system, to be solved. Continuous model, mapped to directly write for complex LTI system differential equations and give the state space matrix is very difficult,we obtain the system state space matrix method is: first the system's domain, a list of solutions (output) function as function satisfies the algebraic equation group, the solution of algebraic equations gives the system function H(s), and then call the Matlab function [A,B,C,D]=tf2ss(num,den) system state space matrix,thus completing the system description, and then create a system file, write the state space matrix, input signal, the initial conditions and operating parameters,programming at last call to sim run the model file is system of numerical solutions.Keywords Continuous system,Discrete,Simulink,M file目录1 状态空间分析方法的概述 (1)2 快速创建LTI连续系统状态空间模型的方法 (2)2.1 创建LTI连续系统传递函数的方法 (2)2.2 构造描述LTI连续系统的状态空间模型矩阵 (3)3 用Simulink状态空间建模求解LTI系统数值解的思路 (4)3.1 LTI连续系统的描述 (4)3.2 创建系统的Simulink状态空间模型 (4)3.3 模块内部参数设置及数据存储 (5)4 利用Simulink状态空间建模求解LTI系统的优缺点 (7)4.1 状态空间建模求解LTI系统的优点 (7)4.2 状态空间建模求解LTI系统的缺点 (7)5 连续系统Simulink状态空间建模分析方法程序设计的思路 (7)5.1 调用模型文件及编程求解系统响应 (7)5.2 分析系统的频谱与相位 (9)6 状态空间分析方法的应用实例 (9)6.1 实际连续系统的描述 (9)6.2 在程序中设置参数 (10)6.3 运行程序，求解系统 (10)结语 (11)附录 (13)最近几年科学不断发展，系统的结构也渐渐复杂。

详解MATLAB/Simulink通信系统建模与仿真教学设计MATLAB/Simulink是一款广泛应用于各个领域的数学工具，其中Simulink可用于建立系统级仿真模型，以便进行电子、机械、流体和控制系统等领域内的实验分析和设计。

在通信领域中，Simulink非常适合建立通信系统的仿真模型，并用于进行传输计算、信道建模、信号处理和多模调制等。

本文将介绍MATLAB/Simulink通信系统模型的建立，及如何将其应用于通信系统教学设计。

通信系统模型建立数字调制数字调制是通信系统中的关键技术之一。

首先，我们需要在Simulink中建立基带信号源，并使用Math Function模块产生载波信号。

Modulation 模块可用于将基带信号和载波信号结合起来。

为了使得调制系统工作稳定和正常，通常在模型中加入Equalization和Resampling模块，以消除接收端接收到的噪声和信号失真。

当系统处理完成后，我们可以使用Scope模块来对模型工作情况进行进一步的分析。

数字解调数字解调需要在接收端建立解调器模型。

接收端模型包括匹配滤波器、采样器、时钟恢复器、色散补偿器和多值/二次干扰恢复器。

在这个模型中，也需要添加Equalization和Resampling模块以消除接收端所受的噪声和信号失真。

在接收端处理完成之后，我们也可以使用Scope模块对模型结果进行进一步分析。

信道建模信道建模是通信系统中另一个关键环节。

在Simulink中建造通信信道仿真模型，需要引入建立通信信道的数学模型，并建立符合通道模型的信道传输系统。

在建立仿真模型中，包括噪声源、多路复用技术、OFDM技术、信号调制和解调技术。

对于每个信道结构，我们都可以建立相应的仿真模型，进行仿真分析。

OFDM信息传输系统OFDM技术利用多个正交子载波来传输信息，以提高通信质量和可靠性，同时提高频带利用率。

OFDM系统建模主要包括加脉冲造型、IFFT、添加循环前缀、调制调制、运动模糊和色散模拟、反向调制、解压缩、去定时和轻度等模块。

科技资讯2016 NO.23SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION7科 技 前 沿1科技资讯 SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION 现代通信要求传输距离远、传送数据量大和传输质量高。

从早期的模拟通信到技术日臻完善的数字通信,使得信息的传输更为有效和可靠。

2ASK是典型的数字调制方式,也是2FSK和2PSK的基础,在数字通信中占有重要地位。

该文以2A SK为例,在SIMULINK环境下建立系统仿真模型,用模块将系统可见化,用波形将调制和解调过程直观化。

同时,为2FSK和2PSK的建模仿真奠定基础[1]。

1 2ASK 载波传输的工作原理2ASK载波传输包括调制和解调。

2ASK的调制是利用载波的幅度变化来传递数字信息的。

载波幅度只有两种变化状态,分别对应二进制码元信息“0”和“1”。

2ASK采用模拟调制法生成,其表达式为:tnT t g a t t s t e c b nn c ASK ωωcos )(cos )()(2-==∑其中,b T 为码元持续时间,)(t g 为持续时间为b T 的基带信号,n a 是第n 个码元的电平取值,⎩⎨⎧=P-1 0P 1概率为概率为n a 。

接收端将信源发送的数字基带信号还原出来称为解调,解调方式有相干解调和非相干解调。

所谓相干解调,即将已调信号)(2t e ASK 送入带通滤波器,再和载波相乘,然后送入低通滤波器,最后送入抽样判决器,在定时脉冲的控制下,得到信源发出的基带信号。

该文采用相干解调方式。

以上是2ASK的调制和解调原理的简单阐述,下面在SIMULINK环境下仿真实现2ASK的调制和解调。

2 SIMULINK 环境下的2ASK 载波传输建模与仿真在SIMULINK库中选择2ASK数字频带传输所需的模块,创建载波传输系统模型如图1所示。

图1上半部是2ASK的调制部分,由Sine Wave(产生载波,正弦载波信号设为4Hz)、Bernoulli Binary Generator(产生原始二进制数字基带信号)、Product(用于将载波和二进制基带信号相乘生成2ASK调制信号)和Scope(显示波形)模块组成。

电子信息与电气工程系课程设计报告设计类型：课程设计\综合设计设计题目：信号系统MATLAB仿真系别：电子信息与电气工程系年级专业：09通信工程（2）学号：0905076042 0905076040学生姓名：乔宽韩丰指导教师：纪平2011 年12 月25 日信号与系统项目设计报告需求分析设计题目：试用simulink仿真H（s）系统的阶跃响应。

设计要求：分别用系统函数和系统模拟完成。

功能分析：由分析可知该系统是一个稳定的闭环系统。

所谓，闭环系统就是将输出信号全部或部分返回到系统的输入端与输入信号叠加并且具有反馈的系统叫闭环系统。

该系统又是一个稳定系统。

像这样的系统在自动控制中经常见到。

这类系统通常实现系统的自动控制，即实现自动调节，还有系统中局部单元性能发生劣化时，负反馈可使总系统的性能不发生大的变化。

例如，宇宙飞船上的恒温箱的温度自动控制装置。

由于该系统是稳定的，因此该系统的阶跃响应会最终趋向一个确定的值。

原理分析和设计原理：由阶跃函数与冲击函数的关系可知，两者在S域的关系，然后求的S(s)。

最后，用拉普拉斯逆变换可求得H（s）系统的阶跃响应S(t)。

用MATLAB的仿真系统SIMULINK仿真此系统。

系统图1计算：根据计算S（s）然后求得s(t)。

2002233121()()(56)21123()(2)(3)23由有理式的部分分式展开法可求得：12111()||(2)(3)612132()||2(3)212153()||3(2)321()(s s s s s s s S s H s ss ss s k k k S s s s s ss s s k S s ss s s k S s s s s s k S s s s s s S s s s ===-=-=-=-+=∙=+++==+++++++=∙==+++=∙==+++-=∙==+++=231356232)(3)23由拉普拉斯逆变换得：135s ()()()()623tts ss s t t et et ξξξ---=++++++-=++详细设计设计思路：因此。

基于Simulink 的OFDM 系统仿真分析随着通信要求的不断增长和技术上的不断进步,宽带化已成为当今通信技术领域的主要发展方向之一。

在短波电离层反射信道、对流层散射信道、移动信道、广播信道等实际信道中,由于云层、山脉和城市中林立的高层建筑的影响,会产生多径衰落现象,引起严重的符号干扰（ Intersymbol Interference ,ISI） ,限制了信息传输速率的提高。

传统方法是使用自适应均衡技术来解决多径衰落的问题,但是自适应均衡器的制作、调试往往成为通信系统研制的瓶颈,而且随着传输带宽的不断增加,复杂度和成本也不断增加。

正因为如此,在无线宽带接入以及第四代移动通信中OFDM 技术将成为继CDMA 之后的又一核心技术,本文主要探讨OFDM 系统抗多径衰落原理及其仿真。

1 OFDM抗多径衰落原理在无线传输中,多径衰落信道对通信系统传输带来的主要影响是符号间干扰（ ISI）和信道间干扰（ Inter chan2nel Interference ,ICI）。

OFDM 技术具有良好的抗多径能力,可以克服这两个对通信性能影响的因素,其原理可描述为:（1）数据符号在多个载波上同时传输,各子载波上的数据传输速率是具有相同系统数据传输速率的单载波传输系统的1/ N ,子载波上的符号传输时间相应增加为N倍。

这样就可能实现高速率数据传输而同时保证数据符号的持续时间远大于信道的时延扩展,从而来克服符号间干扰（ ISI）。

如图1 单载波传输系统与OFDM 系统的传输比较。

图中OFDM 系统分两路传输4 个二进制码元。

假设此时传输需要花费4 s 的时间,那么,在图1 左边的单载波系统中每个码元的码元持续时间是1 s ,而在图1 右边的OFDM 系统中也将同时发送4 个码元。

在这样的情况下,每个数据将有4 s 的持续时间,自然带来的符号间干扰比较小。

图1 单载波传输系统与OFDM 系统的传输比较（2）在OFDM 系统中还通过插入保护间隔来克服这两个影响因素,一般认为使用循环前缀是一种有效的方法,基本方法如图2 所示,下面分析其原理:当OFDM 系统中不加循环前缀（CP）时,输入输出用矩阵形式,可以表示为:或者,表示为:其中, H表示N ×（ N + v）的信道矩阵, s , r 分别表示输入和输出信号的列矩阵, n为加性白色高斯噪声矩阵。

Matlab/Simulink通信系统建模与仿真实例分析教学设计一、教学目标本课程旨在通过【Matlab/Simulink通信系统建模与仿真实例分析】的教学，使学生掌握如下知识和能力：1.了解数字通信系统基本概念及其发展过程；2.掌握数字通信系统的建模方法和仿真技术；3.能够通过实例分析，掌握数字通信系统的性能分析方法；4.能够设计数字通信系统并进行仿真。

二、教学内容1. 数字通信系统概述•数字通信系统基本概念•数字通信系统的应用领域及其发展历程2. 数字通信系统建模方法•数字信号的基本特性•采样、量化和编码的基本原理•数字调制技术•误差控制编码技术3. 数字通信系统的仿真技术•Simulink仿真环境的基本概念和使用方法•通信系统仿真模型设计方法4. 数字通信系统的性能分析方法•常见数字通信系统的性能参数及其定义•数字通信系统的误码率分析方法5. 数字通信系统设计与仿真实例分析•基于Matlab/Simulink的通信系统建模和仿真实例分析三、教学方法本课程采用主题讲授和案例分析相结合的教学模式。

主要教学方法包括：1.讲授：教师通过课堂讲解授予基本概念、原理和技术，并采取案例分析的方法，使学生逐步领悟和掌握学习内容。

2.实验：采用Matlab/Simulink仿真软件进行数字通信系统建模和仿真实验。

3.课堂讨论：设计选题和应用实践案例的课堂讨论。

四、教学评估本课程的教学评估主要通过期末考试、实验报告和作业完成情况来进行。

1. 期末考试期末考试采用闭卷考试形式，主要测试学生对数码通信系统理论的掌握情况，考核内容覆盖课程中所讲述的主要内容。

2. 实验报告实验报告要求学生通过Matlab/Simulink仿真软件对数字通信系统进行建模和仿真，并撰写学习笔记和所完成实验的结果分析。

3. 作业完成情况教师将根据课堂讨论和布置的作业对学生的学习情况进行评估。

五、教学资源教师将为本课程提供以下教学资源：1.选取优秀的课程设计案例，供学生进行仿真和分析；2.为学生提供Matlab/Simulink仿真软件的操作指导和优秀的资源链接。