MATLAB实训报告_2
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MATLAB语言编程实训报告
题目 MATLAB在信号与系统中的应用
年 级 2008 专 业 电子信息工程 常熟理工学院实训报告
1 目录
第一章 绪论 ................................................................. 2
1.1 本设计课题目的及意义, 重点解决的问题 ............................. 2
1.1.1 MATLAB在信号与系统中应用的目的及意义 .......................... 2
1.1.2 重点解决的问题 ................................................. 2
1.2 课题的社会和技术背景 ................................................ 2
1.3 实现的具体功能 ...................................................... 3
第二章 课题的基本概念和原理 ................................................. 4
2.1 MATLAB的概念 ........................................................ 4
2.2 信号与系统的概念 .................................................... 4
2.3 信号与系统分析的基本内容与方法 ..................................... 5
2.4 离散系统的基本概念 .................................................. 6
2.5连续系统模型及表示 ................................................... 6
第三章 系统设计和实现 ....................................................... 7
3.1采用的软件及开发平台 ................................................. 7
3.1.1系统设计软件 ................................................... 7
3.1.2开发平台和编程环境 ............................................. 7
3.2系统的详细设计 ....................................................... 8
3.2.1建模 ........................................................... 8
3.2.2解决方法 ....................................................... 9
3.3系统设计的亮点 ....................................................... 9
第四章 结束语 .............................................................. 10
参考文献 ................................................................... 10
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2 第一章 绪论
1.1 本设计课题目的及意义, 重点解决的问题
1.1.1 MATLAB在信号与系统中应用的目的及意义
MATLAB在信号与系统中应用能够让学生熟悉MATLAB软件平台、工具箱、高效的数值计算及符号计算功能。熟悉MATLAB软件的信号处理编程方法和结果的可视化。了解数字信号处理的计算机仿真方法。进一步加深对信号与系统的基本原理、方法及应用的理解。
MATLAB软件具有强大的数值分析和计算结果可视化的功能.运用MATLAB软件,通过一个应用实例,将信号与系统课程的理论与实践教学有机地结合,有效地解决了教学中的难点问题,说明了MATLAB软件在信号与系统课程的实践教学中具有重要的实际意义
1.1.2 重点解决的问题
matlab的基本使用方法, matlab的预定义函数, 如何用matlab绘图, 如何在matlab中编程, 基于matlab的矩阵运算、符号运算、数值分析等。
1.2 课题的社会和技术背景
长期以来, “信号与系统”课程一直采用黑板式的单一的教学方式, 学生仅依靠做习题来巩固和理解教学内容, 对课程中大量的应用性较强的内容不能实际动手设计、调试、分析, 严重影响和制约了教学效果。由于黑板式教学, 课程中大量信号分析结果缺乏可视化的直观表现, 学生自己设计的系统也不能直观的得到系统特性的可视化测试结果, 学生将大量的精力和时间用于繁杂的手工教学运算, 而未理解所得结果在信号处理中的实际应用。因此, 该课程迫切需要进行教学方法和手段的改革, 即在改进教学方法和调整教学内容的同时, 实现在实验环境中, 以计算机为辅助教学手段, 用信号分析的软件帮助学生完成数值计算、信号与系统分析的可视化建模即仿真调试, 培养学生主动获取知识和独立解决问题的能力, 为学习后继专业课打下坚实的基础。
（1） 国际上公认的优秀科技应用软件MATLAB的出现给“信号与系统”课程的计算机辅助教学带来了福音, 是利用计算机辅助学生完成“信号与系统”课程的数值计算、信号与系统分析的可视化建模即仿真调试成为可能。该软件由公司于1984年推出, 经过十几年的发展和完善, 目前已成为科技界最流行的应用软常熟理工学院实训报告
3 件。它的主要特点是:
（2） 高效的数值计算及符号计算功能, 使用户从繁杂的数学运算分析中解脱出来。
（3） 完善图像处理功能, 实现计算结果和编程的可视化。
友好的用户界面即接近数学表达式的自然化语言, 使学着易于学习和掌握。
功能丰富的应用工具箱（如信号处理工具箱）, 为用户提供了大量方便实用的处理工具。
MATLAB的上述特点,使他深受工程技术人员及科技专家的欢迎, 并很快成为应用科计机辅助分析设计、仿真、教学等领域不可缺少的基础软件。目前, 在国外高校, MATLAB已成为本科生、研究生必须掌握的基础软件, 国内一些理科院校也已经或正把MATLAB作为学生必须掌握的一种软件。
近年来国内大专院校的计算机应用环境和设备均有了较大的完善, 许多学生家庭拥有个人计算机。这使得MATLAB应用的硬件有了保证。同时MATLAB教学版的推出也大大促进了MATLAB的推广使用。
1.3 实现的具体功能
自上而下的编程方法, 不仅适用于编程, 而且适用于我们做事。具体步骤为:
首先对你所面临的问题进行精确描述, 即你遇到的到底是什么问题。然后定义输入输出量, 即我们的目的和现有的条件。之后设计算法, 逐层分解, 逐步求精,
这是做事谋的一个过程, 大部分人做事出错就在这个地方, 懒得到逐层分解, 逐步求精, 总是妄想一步登天。再把算法转化为matlab语言, 这一步是踏踏实实做的过程, 没有这一步你什么也做不成。最后检测程序, 我们做的东西是否正确, 不正确检测错误。这一步是需要耐心的, 不要怕错误, 每一次检测都会让你提高。做事时,
不要因一些错误而停止不前。
该课题研究的是线性时不变系统的一般数学模型和求解方法。具体为描述一个二阶线性时不变连续系统的微分方程, 然后求出系统的零状态响应。
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第二章 课题的基本概念和原理
2.1 MATLAB的概念[1]
MATLAB 为美国Mathworks公司1984年正式推出的一套高性能的数值分析和计算软件, 其功能不断扩充, 版本不断升级, 1992年推出划时代的4.0版, 1993年推出了可以配合Microsoft Windous使用的微机版, 95年4.2版, 97年5.0版, 99年5.3版, 5.X版无论是界面还是内容都有长足的进展, 其帮助信息采用超文本格式和PDF格式, 可以方便的浏览。至2001年6月推出6.1版, 2002年6月推出6.5版, 继而推出6.5.1版, 2004年7月MATLAB7和Simulink6.0被推出, 目前的最新版本为7.1版。
MATLAB将矩阵运算、数值分析、图形处理、编程技术结合在一起, 为用户提供了一个强有力的科学及工程问题的分析计算和程序设计工具, 它还提供了专业水平的符号计算、文字处理、可视化建模仿真和实时控制等功能, 是具有全部语言功能和特征的新一代软件开发平台。
MATLAB 已发展成为适合众多学科, 多种工作平台、功能强大的大型软件。在欧美等国家的高校, MATLAB已成为线性代数、自动控制理论、数理统计、数字信号处理、时间序列分析、动态系统仿真等高级课程的基本教学工具。成为攻读学位的本科、硕士、博士生必须掌握的基本技能。在设计研究单位和工业开发部门, MATLAB被广泛的应用于研究和解决各种具体问题。在中国, MATLAB也已日益受到重视, 短时间内就将盛行起来, 因为无论哪个学科或工程领域都可以从MATLAB中找到合适的功能。
2.2 信号与系统的概念[2]
信号(signal)的概念广泛地出现在各个领域中, 它以各种各样的形式表现且携带着特定的信息。古战场曾以击鼓鸣金传达前进或撤退的命令, 更以烽火作为信号传递敌人进犯的紧急情况。近代, 信号的利用更是涉及力、热、声、光、电等诸多方面。就其基本含义而言, 信号是用来传递某种消息或信息的物理形式。
在通信技术中, 通常把语言、文字、图像或数据等统称为消息(message), 信号是消息的表现形式或运载工具, 而消息则是信号的具体内容, 消息蕴涵于信号之中。与信号密切相关的更广义的概念是信息(information)。
信号一般可表示为一个或多个变量的函数。例如, 锅炉的温度可表示为温度随时间变化的函数；语音信号可表示为声压随时间变化的函数；一张黑白图片可表示为灰度随二维
