单输入单输出系统仿真

MIMO系统的Matlab仿真报告一、原理及理论基础1.BPSK:把模拟信号转换成数据值的转换方式之一。

是利用偏离相位的复数波浪组合来表现信息键控移相方式的一种。

BPSK使用了基准的正弦波和相位反转的波浪，使一方为0，另一方为1，从而可以同时传送接受2值(1比特)的信息。

2.QPSK: 四相相移调制，和BPSK调制差不多，只不过它有4种相位.将360度分成4分。

各个相位角相差90度所以又称正交相移调制。

常用的初始相位角可以是0或者45度。

一般QPSK可以看成正交的两路传播，一路I支路，一路为Q 支路。

QPSK调制效率高，传输的频带利用率高,要求传送途径的信噪比较低。

3. Rayleigh信道：是一种无线电信号传播环境的统计模型。

这种模型假设信号通过无线信道之后，其信号幅度是随机的，即“衰落”，并且其包络服从瑞利分布。

这一信道模型能够描述由电离层和对流层反射的短波信道，以及建筑物密集的城市环境。

瑞利衰落只适用于从发射机到接收机不存在直射信号的情况，否则应使用莱斯衰落信道作为信道模型。

4. MIMO：是一种用来描述多天线无线通信系统的抽象数学模型，能利用发射端的多个天线各自独立发送信号，同时在接收端用多个天线接收并恢复原信息。

该技术最早是由马可尼于1908年提出的，他利用多天线来抑制信道衰落（fading）。

根据收发两端天线数量，相对于普通的单输入单输出系统（Single-Input Single-Output，SISO），MIMO此类多天线技术尚包含早期所谓的“智能型天线”，亦即单输入多输出系统（Single-Input Multi-Output，SIMO）和多输入单输出系统（Multiple-Input Single-Output，MISO）。

由于MIMO可以在不需要增加带宽或总发送功率耗损（transmit power expenditure）的情况下大幅地增加系统的数据吞吐量（throughput）及传送距离，使得此技术于近几年受到许多瞩目。

《自动控制系统计算机仿真》习题参考答案1-1 什么是仿真？ 它的主要优点是什么？它所遵循的基本原则是什么？答：所谓仿真，就是使用其它相似的系统来模仿真实的需要研究的系统。

计算机仿真是指以数字计算机为主要工具，编写并且运行反映真实系统运行状况的程序。

对计算机输出的信息进行分析和研究，从而对实际系统运行状态和演化规律进行综合评估与预测。

它是非常重要的设计自动控制系统或者评价系统性能和功能的一种技术手段。

仿真的主要优点是：方便快捷、成本低廉、工作效率和计算精度都很高。

它所遵循的基本原则是相似性原理。

1-2 你认为计算机仿真的发展方向是什么？答：向模型更加准确的方向发展，向虚拟现实技术，以及高技术智能化、一体化方向发展。

向更加广阔的时空发展。

1-3 计算机数字仿真包括哪些要素？它们的关系如何？答：计算机仿真的三要素是：系统——研究的对象、模型——系统的抽象、计算机——仿真的工具和手段。

它们的关系是相互依存。

2-1 控制算法的步长应该如何选择？答：控制算法步长的选择应该恰当。

如果步长太小，就会增加迭代次数，增加计算量；如果步长太大，计算误差将显著增加，甚至造成计算结果失真。

2-2 通常控制系统的建模有哪几种方法？答：1）机理建模法；2）实验建模法；3）综合建模法。

2-3 用欧拉法求以下系统的输出响应()y t 在0≤t ≤1上，0.1h =时的数值解。

0y y +=， (0)0.8y =解：输入以下语句 绘制的曲线图2-4 用二阶龙格-库塔法对2-3题求数值解，并且比较两种方法的结果。

解：输入以下语句绘制的曲线图经过比较两种方法的结果，发现它们几乎没有什么差别。

3-1 编写两个m文件，分别使用for和while循环语句计算20031kk=∑。

解：第1个m文件，第2个m文件运行结果都是3-2 求解以下线性代数方程：123102211313121xxx⎡⎤⎡⎤⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦⎣⎦解：输入语句计算结果3-3 已知矩阵013=121542⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦A，218=414332⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦B试分别求出A阵和B阵的秩、转置、行列式、逆矩阵以及特征值。

大连工业大学课程设计（论文）任务书指导教师签字：系（教研室）主任签字：2014年12月1日目录一、摘要 (3)二、总体方案设计 (4)1、控制原理2、控制结构图三、参数计算 (6)1、静态参数设计计算2、动态参数设计计算四、稳定性分析 (9)1、基于经典自控理论得分析2、利用MATLAB辅助分析A、利用根轨迹分析B、在频域内分析奈氏曲线：bode图利用单输入单输出仿真工具箱分析用Simulink仿真五、系统校正 (15)1、系统校正的工具2、调节器的选择3、校正环节的设计4、限流装置的选择六、系统验证 (19)1、分析系统的各项指标2、单位阶跃响应3、Simulink仿真系统验证系统运行情况七、心得体会 (21)八、参考文献 (21)一、摘要运动控制课是后续于自动控制原理课的课程，是更加接近本专业实现应用的一门课程。

直流电动机具有良好的起、制动性能，宜于在大范围内平滑调速，在许多需要调速和快速正反向的电力拖动领域中得到了广泛的应用。

由于直流拖动控制系统在理论上和实践上都比较成熟，而且从控制的角度来看，它又是交流拖动控制系统的基础。

所以加深直流电机控制原理理解有很重要的意义。

本设计首先进行总体系统设计，然后确定各个参数，当明确了系统传函之后，再进行稳定性分析，在稳定的基础上，进行整定以达到设计要求。

另外，设计过程中还要以matlab为工具，以求简明直观而方便快捷的设计过程。

二、总体方案设计1、控制原理根据设计要求，所设计的系统应为单闭环直流调速系统，选定转速为反馈量，采用变电压调节方式，实现对直流电机的无极平滑调速。

所以，设计如下的原理图：图1、单闭环直流调速系统原理图转速用与电动机同轴相连的测速电机产生的正比于转速的电压信号反馈到输入端，再与给定值比较，经放大环节产生控制电压，再通过电力电子变换器来调节电机回路电流，达到控制电机转速的目的。

这里，电压放大环节采用集成电路运算放大器实现，主电路用晶闸管可控整流器调节对电机的电源供给。

学号天津城建大学电子系统综合设计设计说明书基于matlab的单输入单输出信道模型仿真起止日期：2013 年12 月23 日至2014 年1 月17 日学生姓名班级电信1班成绩指导教师(签字)计算机与信息工程学院2014年1月17日天津城建大学课程设计任务书2013 —2014学年第一学期计算机与信息工程学院电子信息工程专业 1 班级课程设计名称：电子系统综合设计设计题目基于matlab的单输入单输出信道模型仿真完成期限：自2013 年12 月23 日至2014 年 1 月17 日共 4 周设计依据、要求及主要内容：1、设计依据：采用matlab仿真软件，实现对于宽带通信系统中双选择信道模型中，单输入单输出天线的信道模型仿真。

2、要求及主要内容：1）熟练使用matlab软件；2）理解信道模型仿真，在整个通信系统设计中的重要性；3）采用单输入单输出的信道模型；4）通过改变不同的障碍物，得到不同的信道模型。

5）并对不同模型进行比较指导教师（签字）：系主任（签字）：批准日期：2013 年12月19 日目录第一章基本原理和设计思路 (1)1.1 OFDM (1)1.2 信道模型 (1)1.2.1 加性高斯白噪声信道 (1)1.2.2 瑞利多路径衰落信道 (2)1.2.3稀疏信道 (2)1.3 信道容量 (3)1.4 算法-傅里叶变换 (3)1.5 设计思路 (4)第二章设计实现 (5)2.1 Matlab简介 (5)2.2 参数设置 (5)2.2.1 输入单位脉冲信号设置 (5)2.2.2 稀疏信道参数设计 (5)2.3 SISO仿真 (6)第三章仿真结果及分析 (7)3.1 三维立体模型图 (7)3.2 仿真结果及分析 (8)3.3 与其他信道模型的比较 (8)第四章课设总结 (9)参考文献 (10)附录：源程序 (11)第一章 基本原理和设计思路1.1 OFDMOFDM ，即正交频分复用技术，是一种多载波调制技术。

一． 问答题1. 介绍系统辨识的步骤。

答：（1）先验知识和建模目的的依据；（2）实验设计；（3）结构辨识；（4）参数估计；（5）模型适用性检验。

2. 考虑单输入单输出随机系统，状态空间模型[])()(11)()(11)(0201)1(k v k x k y k u k x k x +=⎥⎦⎤⎢⎣⎡+⎥⎦⎤⎢⎣⎡=+ 转换成ARMA 模型。

答：ARMA 模型的特点是u(k)=0,[])()(11)()(0201)1(k v k x k y k x k x +=⎥⎦⎤⎢⎣⎡=+3. 设有一个五级移位寄存器，反馈取自第2级和第3级输出的模2加法和。

试说明：（1） 其输出序列是什么？ （2） 是否是M 序列？（3） 它与反馈取自第4级与第3级输出模2加法和所得的序列有何不同？ （4） 其逆M 序列是什么？ 答：（1）设设输入序列1 1 1 1 1111018110107101006010015100114001113011112111111）（）（）（）（）（）（）（）（()()()()()()()01110161110115110101410100)13(010011210011110011110011109()()()()()()()001112401110)23(111012211010211010020010011910011180011117()()()()()()()()10011320011131011103000111291101028101002701001261001125 其输出序列为：1 1 1 1 1 0 0 1 0 1⑵不是M 序列⑶第4级与第3级模2相加结果100108001007010006100015000114001113011112111111）（）（）（）（）（）（）（）（()()()()()()()11110161110115110101410101)13(010111210110110110010110019()()()()()()()110012410010)23(001002201000211000120000111900111180111117()()()()()()()()01111321111031111013011010291010128010112710110260110025 不同点：第2级和第3级模二相加产生的序列，是从第4时刻开始，每隔7个时刻重复一次；第4级与第3级模2相加产生的,序列，是从第2时刻开始每隔15个时刻重复一次。

《控制系统仿真》复习题及参考答案1绪论1.1什么是仿真？它所遵循的基本原则是什么？答：仿真是建立在控制理论，相似理论，信息处理技术和计算技术等理论基础之上的，以计算机和其他专用物理效应设备为工具，利用系统模型对真实或假想的系统进行试验，并借助专家经验知识，统计数据和信息资料对试验结果进行分析和研究，进而做出决策的一门综合性的试验性科学。

它所遵循的基本原则是相似原理。

1.2在系统分析与设计中仿真法与解析法有何区别？各有什么特点？答：解析法就是运用已掌握的理论知识对控制系统进行理论上的分析，计算。

它是一种纯物理意义上的实验分析方法，在对系统的认识过程中具有普遍意义。

由于受到理论的不完善性以及对事物认识的不全面性等因素的影响，其应用往往有很大局限性。

仿真法基于相似原理，是在模型上所进行的系统性能分析与研究的实验方法。

1.3数字仿真包括那几个要素？其关系如何？答: 通常情况下，数字仿真实验包括三个基本要素，即实际系统，数学模型与计算机。

将实际系统抽象为数学模型，称之为一次模型化，它还涉及到系统辨识技术问题，统称为建模问题；将数学模型转化为可在计算机上运行的仿真模型，称之为二次模型化，这涉及到仿真技术问题，统称为仿真实验。

虽然两者有十分密切的联系，但仍有区别。

系统建模或系统辨识是研究实际系统与数学模型之间的关系，而系统仿真技术则是研究系统数学模型与计算机之间的关系。

结果分析建立仿真模型图1.1 计算机仿真三要素关系图1.4为什么说模拟仿真较数字仿真精度低？其优点如何？。

答：由于受到电路元件精度的制约和容易受到外界的干扰，模拟仿真较数字仿真精度低但模拟仿真具有如下优点：（1）描述连续的物理系统的动态过程比较自然和逼真。

（2）仿真速度极快，失真小，结果可信度高。

（3）能快速求解微分方程。

模拟计算机运行时各运算器是并行工作的，模拟机的解题速度与原系统的复杂程度无关。

（4）可以灵活设置仿真试验的时间标尺，既可以进行实时仿真，也可以进行非实时仿真。