当前位置：文档之家 › 信号与系统MATLAB实验7

信号与系统MATLAB实验7

  • 格式：docx
  • 大小：158.95 KB
  • 文档页数：8

学号： 14142500149

信号与系统实验报告

学生姓名 石正禄 班 级 电子14-1BF

院 部 物理与电子学院 专 业 电子科学与技术

任课老师 王晓明 指导老师 王晓明

二0一五—— 二0一六学年第 二 学期

1

实验项目名称：离散线性时不变系统的分析实验成绩：

实验日期：2016.06.14实验室：6404

一、 实验目的

1. 熟悉离散时间系统在任意信号激励下响应的求解方法。

2．熟悉零极点与频率响应的关系。

3．掌握极点与系统稳定性的关系。

4.了解利用MATLAB实现离散系统的频率特性分析的方法。

二、 实验原理

1.离散时间系统

在调用MATLAB函数时，需要利用描述该离散系统的系数函数。对差分方程进行Z变换即可得系统函数：

在MATLAB中可用向量a和向量b分别保存分母多项式和分子多项式的系数：

这些系数均从z0按z的降幂排列。

（1） 离散系统的单位冲激响应h[k]的计算

[h,k] = impz(b, a)：计算系统的单位脉冲响应h[k]和相应的时间向量k；也可简写为：h = impz(b, a)。

[h,k] = impz(b, a, n)：计算n点单位脉冲响应h[k]；

也可简写为：h = impz(b, a, n)。

impz(b, a)：绘制单位脉冲响应h[k]的图形。

（2） 离散系统零状态响应y[k]的计算

y = filter(b, a, x)：计算系统在输入x作用下的零状态响应y[k]；

（3）离散系统全响应y[k]的计算

y = filter(b, a, x, zi)：%计算系统在输入x和初始状态作用下的完全响应y[k]。zi是由系统的初始状态经过filtic函数转换而得到的初始条件：

zi= filtic (b, a, Y0)，Y0为系统的初始状态，Y0= [ y[-1]，y[-2]，y[-3]，...]。 1(1)0111(1)11()()()()1()MMMMNNNNbbzbzbzYzbzHzXzazazazaz],,,,[110MMbbbbb],,,,1[110Naaaa 2

2．离散系统的频率响应

当离散因果LTI系统的系统函数H(z)的极点全部位于z平面单位圆内时，系统的频率响应可由H(z)求出，即

[H, w]=freqz(b, a, n)；%计算系统的n点频率响应H，w为频率点向量。

H=freqz(b, a, w)；%计算系统在指定频率点向量w上的频响；

freqz(b,a)；%绘制频率响应曲线。

abs(H)；%幅度响应函数，angle(H)；%相位响应。

其中：b和a分别为系统函数H(z)的分子分母系数矩阵

3．离散系统的系统函数零极点分析

离散LTI系统的系统函数H(z)可以表示为零极点形式：

使用MATLAB提供的roots函数计算离散系统的零极点；

使用zplane函数绘制离散系统的零极点分布图。

注意：在利用这些函数时，要求H(z)的分子多项式和分母多项式的系数的个数相等，若不等则需要补零。

三、 实验内容

1．某离散线性时不变系统的差分方程如下：()3(1)2(2)()ynynynxn

满足初始状态y(-1)=0，y(-2)=0.5，求系统输入为x(n)=2nu(n)时的零输入响应、零状态响应及全响应，画出各波形图。（零状态响应用两种方法求） )(jjeje)e()()e(jHzHHz1(1)011121(1)1112()()...()()()()1()()...()MMMMMNNNNNbbzbzbzzzzzzzYzHzkXzazazazzpzpzp 3

2．已知离散系统的系统函数为：12312341.61.64()10.40.350.4zzzHzzzz，求该系统的零极点图，并绘出零极点图，通过零极点的分布判断系统的因果性和稳定性。

由图可知，因为系统的极点均在单位圆内，所以为稳定的、因果的系统。 4 3．已知离散系统的系统函数为：2462460.10.20.20.1()10.60.40.04zzzHzzzz，绘出系统的零极点分布图，系统在0~π频率范围内的幅频响应、相位频率响应和群延迟，并观察零极点分布与系统幅频响应的关系。

极点主要影响频率响应的峰值,极点愈靠近单位圆，峰值愈尖锐；零点主要影响频率特性的谷值，零点愈靠近单位圆，谷值愈深，当零点在单位圆上时，频率特性为零，一个传递函数有几个极点幅度响应就有几个峰值，对应出现一些谷值。频率特性还要受零点影响。

5 4．已知一阶离散系统的系统函数为：11()zzHzzp，

（1）假设系统函数的零点在原点，极点分别取0.2、0.5、0.8，比较它们的幅频响应曲线。

（2）假设系统的极点在原点，零点分别取0.2、0.5、0.8，比较它们的幅频响应曲线，从中总结零极点位置对幅频响应的影响。 6

比较它们的幅频曲线可知，当系统的极点相同时，零点值越大，曲线的峰值愈大， 零点值越小，曲线的越平缓，

综合两个题目可知，零级点不仅影响幅频响应的峰值，而且影响幅频响应的形式

7

四、 思考题

1.系统函数的零极点对系统频率特性有何影响？

答：极点会使调节时间变短，是系统反应更快，但是也会使系统的稳定性变差，零点一般是使得稳定性增加，但是会使调节时间变长；极点主要影响频率响应的峰值，极点愈靠近单位圆，峰值愈尖锐；零点主要影响频率特性的谷值，零点愈靠近单位圆，谷值愈深（当零点在单位圆上时，频率特性为零）。

2.对于因果稳定实系数的低通、高通、带通、带阻数字滤波器，零极点分布有何特点？

答：因为是因果稳定系统，所以极点都在单位圆内。若为最小相位系统，其零点也在单位圆内。

3.离散系统的系统函数的零极点对系统脉冲响应有何影响？

答：系统函数的极点位置决定包络线的变化趋势，而极点的幅角决定包络线的变化 率，零点位置只影响冲激响应的幅角和相位。

4.若某因果系统不稳定，有哪些主要措施可使之稳定？

答：改变参数，让极点在单位圆内。

合集下载

信号与系统MATL实验及代码

信号与系统MATL实验及代码

实验一、MATLAB 编程基础及典型实例

一、实验目的

（1）熟悉 MATLAB 软件平台的使用；

（2）熟悉 MATLAB 编程方法及常用语句；

（3）掌握 MATLAB 的可视化绘图技术；

（4）结合《信号与系统》的特点，编程实现常用信号及其运算。

示例一：在两个信号进行加、减、相乘运算时，参于运算的两个向量要有相同的维数，并且 它们的时间变量范围要相同，即要对齐。编制一个函数型 m 文件，实现这个功能。

function [f1_new,f2_new,n]=duiqi(f1,n1,f2,n2)

a=min(min(n1),min(n2));

b=max(max(n1),max(n2));

n=a:b;

f1_new=zeros(1,length(n));

f2_new=zeros(1,length(n));

tem1=find((n>=min(n1))&(n<=max(n1))==1);

f1_new(tem1)=f1;

tem2=find((n>=min(n2))&(n<=max(n2))==1);

f2_new(tem2)=f2;

四、实验内容与步骤

− 2 t （2）绘制信号 x(t)= e sin(

t=0:0.1:30; 2

3

t ) 的曲线，t 的范围在 0~30s，取样时间间隔为 0.1s。

y=exp(-sqrt(2)*t).*sin(2*t/3);

plot(t,y);

（3）在 n=[-10:10]范围产生离散序列：

x

( n)

= ⎧ 2 n ,

− 3 ⎨ ≤ n ≤ 3 ,并绘图。

⎩ 0, Other

n=-10:1:10;

z1=((n+3)>=0);

z2=((n-3)>=0);

x=2*n.*(z1-z2);

stem(n,x);

（4）编程实现如下图所示的波形。

t=-2:0.001:3;

信号与系统MATLAB常见信号的表示及运算

信号与系统MATLAB常见信号的表示及运算

信号与系统

——实验指导

实验一 常见信号的表示及运算

一、实验目的 1．熟悉常见信号的意义、特性及波形 2. 掌握用matlab软件产生基本信号的方法. 3. 应用matlab软件实现信号的加、减、乘、反褶、移位、尺度变换及卷积运算。

二、实验原理

1. 信号的表示方法

 常用信号：

 连续函数ttfsin)(, atAetf)(，tttSasin)(

 离散信号nnf0sin)(，njwenf0)(，)()(nuanfn

 奇异信号：

 连续函数：冲激函数)(t，阶跃函数)(tu，斜坡函数)(tR

 离散信号：冲激函数)(n，阶跃函数)(nu，斜坡函数)(nR

2．卷积

连续函数的卷积：

dtfftg)()()(21

离散函数的卷积：



mmnfmfng)()()(21

三、实验要求

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.绘出运算或变换后信号的波形.

四．实验内容

1. 熟悉matlab工作环境

（1） 运行matlab.exe，进入matlab工作环境，如图（1）所示。

图1 matlab工作环境

（2） matlab工作环境由Command Window（命令窗口）、Current Direcroty（当前目录）、

workspace（工作空间）、command History（历史命令）和Editor（文件编辑器）5部

分组成。其中所有文件的编辑和调试、运行在Editor编辑窗口下进行。程序的运行

也可以在命令窗口进行。程序调试的信息显示在命令窗口。

（3） 程序文件的产生：点击菜单file下的New下的M_files，进入编辑器界面，如图2。

图2 M文件编辑器

（4） 在m文件编辑器下键入程序代码，保存程序文件（命名规则同C语言）。如果所定

义的是函数文件，则要求函数名为M文件名。

信号系统MATLAB实验报告

信号系统MATLAB实验报告

信号与系统实验报告

桂林理工大学

信息科学与工程学院

电子信息工程

实验二 信号及其表示

【实验目的】

了解各种常用信号的表达方式

掌握部分绘图函数

【实验内容】

一、绘出连续时间信号x(t)=te707.0sin32t关于t的曲线，t 的范围为

0~30s，并以递增。

MATLAB源程序为：

t=0::30; %对时间变量赋值

x=exp*t).*sin(2/3.*t); %计算变量所对应得函数值

plot(t,x);grid; %绘制函数曲线

ylabel('x(t)');xlabel('Time(sec)')

二、产生周期为的方波。

MATLAB源程序为：

Fs=100000;t=0:1/Fs:1;

x1=square(2*pi*50*t,20);

x2=square(2*pi*50*t,80);

subplot(2,1,1),plot(t,x1),axis([0,,,]);

subplot(2,1,2),plot(t,x2),axis([0,,,]);

三、产生sinc(x)函数波形。

MATLAB源程序为：

x=linspace(-4,4);

y=sinc(x);

plot(x,y)

四、绘制离散时间信号的棒状图。其中x(-1)=-1,x(0)=1,x(1)=2,x(2)=1,x(3)=0,x(4)=-1,其他时间x(n)=0。

MATLAB源程序为：

n=-3:5; %定位时间变量

x=[0,0,-1,1,2,1,-1,0,0];

stem(n,x);grid; %绘制棒状图

line([-3,5],[0,0]); %画X轴线

xlabel('n');ylabel('x[n]')

信号与系统实验__matlab

信号与系统实验__matlab

0 信号与系统部分

01.分别用MATLAB表示并绘出下列连续时间信号的波形：

2()(2)()tfteut

02.分别用MATLAB表示并绘出下列连续时间信号的波形：

()cos()()(4)2tftutut

03.分别用MATLAB表示并绘出下列离散时间信号的波形：

12()()kfkuk

04.分别用MATLAB表示并绘出下列离散时间信号的波形：

()()(8)ftkukuk

05.已知信号f(t)的波形如下图所示，试用MATLAB绘出满足下列要求的信号波形。

()ft

06.已知信号f(t)的波形如下图所示，试用MATLAB绘出满足下列要求的信号波形。

()fat a＝0.5

1 07.已知信号f(t)的波形如下图所示，试用MATLAB绘出满足下列要求的信号波形。

()fat， a＝2

08.已知信号f(t)的波形如下图所示，试用MATLAB绘出满足下列要求的信号波形。

(0.51)ft

09.已知两信号1()(1)()ftutut，2()()(1)ftutut，求卷积积分12()()()gtftft。

10.已知两信号1()()fttut，20()()0tttteutftte，求卷积积分12()()()gtftft。

11.已知12()1,1,1,2,()1,2,3,4,5fkfk，求两序列的卷积和。

12.已知描述系统的微分方程如下，试用理论分析并计算系统的单位冲激响应h(t)，并用MATLAB绘出系统单位冲激响应的波形，验证结果是否相同。

2 ''()4'()4()'()3()ytytytftft

13.已知描述系统的微分方程如下，试用解析方法求系统的单位冲激响应h(t)，并用MATLAB绘出系统单位冲激响应的波形，验证结果是否相同。

''()2'()26()'()ytytytft