matlab信号与系统实验报告材料

信号与系统软件实验报告班级:姓名:学号:指导教师:一．实验要求：绘出门函数()(2)(2)f t t t εε=+--的波形二．实验原理：在MATLAB 中，有一个专门用于表示单位阶跃信号的函数，即stepfun()函数，它是用数值计算法表示的单位阶跃函数()t ε。

其调用格式为：stepfun(t,t0),其中，t 是以向量形式表示的变量，t0表示信号发生突变的时刻，在t0以前，函数值小于零，t0以后函数值大于零。

有趣的是它同时还可以表示单位阶跃序列()k ε，这只要将自变量以及取样间隔设定为整数即可。

有关单位阶跃序列()k ε的表示方法，我们后面有专门论述，下面通过一个例子来说明如何调用stepfun()函数来表示单位阶跃函数。

三．Matlab 程序t=-4:0.01:4;%定义时间样本向量t1=-2;%指定信号发生突变的时刻u1=stepfun(t,t1);%产生左移位的阶跃信号(t+2)t2=2;%指定信号发生突变的时刻u2=stepfun(t,t2);%产生右移位的阶跃信号(t-2)g=u1-u2;%表示门函数plot(t,g)%绘制门函数的波形axis([-4,4,-0.5,1.5])%设定坐标轴范围-4<x<4，-0.5<y<1.5四．实验结果一．实验要求：若某连续系统的输入为e (t )，输出为r (t )，系统的微分方程为：''()5'()6()3'()2()y t y t y t f t f t ++=+①求该系统的单位冲激响应h (t )及其单位阶跃响应g (t )。

②若2()()t f t e t ε-=求出系统的零状态响应y(t )二．实验原理：对于连续的LTI 系统，当系统输入为f (t )，输出为y (t )，则输入与输出之间满足如下的线性常系数微分方程：()()00()()n mi j i j i j a y t b f t ===∑∑，当系统输入为单位冲激信号δ(t )时产生的零状态响应称为系统的单位冲激响应，用h(t)表示。

实验1 信号的时域描述与运算一、实验目的1. 掌握信号的MATLAB 表示及其可视化方法。

2. 掌握信号基本时域运算的MATLAB 实现方法。

3. 利用MATLAB 分析常用信号，加深对信号时域特性的理解。

二、实验原理与方法1. 连续时间信号的MATLAB 表示连续时间信号指的是在连续时间范围内有定义的信号，即除了若干个不连续点外，在任何时刻信号都有定义。

在MATLAB 中连续时间信号可以用两种方法来表示，即向量表示法和符号对象表示法。

从严格意义上来说，MATLAB 并不能处理连续时间信号，在MATLAB 中连续时间信号是用等时间间隔采样后的采样值来近似表示的，当采样间隔足够小时，这些采样值就可以很好地近似表示出连续时间信号，这种表示方法称为向量表示法。

表示一个连续时间信号需要使用两个向量，其中一个向量用于表示信号的时间范围，另一个向量表示连续时间信号在该时间范围内的采样值。

例如一个正弦信号可以表示如下：>> t=0:0.01:10; >> x=sin(t);利用plot(t,x)命令可以绘制上述信号的时域波形，如图1所示。

如果连续时间信号可以用表达式来描述，则还可以采用符号表达式來表示信号。

例如对于上述正弦信号，可以用符号对象表示如下：>> x=sin(t); >> ezplot(X);利用ezplot(x)命令可以绘制上述信号的时域波形012345678910-1-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.81Time(seconds)图1 利用向量表示连续时间信号-6-4-20246-1-0.50.51t图 2 利用符号对象表示连续时间信号sin(t)常用的信号产生函数 函数名 功能 函数名 功能 heaviside 单位阶跃函数 rectpuls 门函数sin 正弦函数 tripuls 三角脉冲函数 cos 余弦函数 square 周期方波sinc sinc 函数 sawtooth周期锯齿波或三角波 exp 指数函数2.连续时间信号的时域运算对连续时间信号的运算包括两信号相加、相乘、微分、积分，以及位移、反转、尺度变换（尺度伸缩）等。

matlab软件仿真实验（信号与系统）（1）《信号与系统实验报告》学院：信息科学与⼯程学院专业：物联⽹⼯程姓名：学号：⽬录实验⼀、MATLAB 基本应⽤实验⼆信号的时域表⽰实验三、连续信号卷积实验四、典型周期信号的频谱表⽰实验五、傅⽴叶变换性质研究实验六、抽样定理与信号恢复实验⼀MATLAB 基本应⽤⼀、实验⽬的：学习MATLAB的基本⽤法，了解 MATLAB 的⽬录结构和基本功能以及MATLAB在信号与系统中的应⽤。

⼆、实验内容：例⼀已知x的取值范围，画出y=sin(x)的图型。

x=0:0.05:4*pi;y=sin(x);plot(y)例⼆计算y=sin(π/5)+4cos(π/4)例三已知z 取值范围，x=sin(z);y=cos(z);画三维图形。

z=0:pi/50:10*pi;x=sin(z);y=cos(z);plot3(x,y,z)xlabel('x')ylabel('y')zlabel('z')例四已知x的取值范围，⽤subplot函数绘图。

参考程序：x=0:0.05:7;y1=sin(x);y2=1.5*cos(x);y3=sin(2*x);y4=5*cos(2*x);subplot(2,2,1),plot(x,y1),title('sin(x)')subplot(2,2,2),plot(x,y2),title('1.5*cos(x)')subplot(2,2,3),plot(x,y3),title('sin(2*x)')subplot(2,2,4),plot(x,y4),title('5*cos(2*x)')连续信号的MATLAB表⽰1、指数信号：指数信号Ae at在MATLAB中可⽤exp函数表⽰，其调⽤形式为：y=A*exp(a*t) (例取 A=1,a=-0.4)参考程序：A=1;a=-0.4;t=0:0.01:10;ft=A*exp(a*t);plot(t,ft);grid on;2、正弦信号：正弦信号Acos(w0t+?)和Asin(w0t+?)分别由函数cos和sin表⽰，其调⽤形式为：A*cos(w0t+phi) ;A*sin(w0t+phi) (例取A=1，w0=2π，?=π/6) 参考程序：A=1;w0=2*pi; phi=pi/6; t=0:0.001:8;ft=A*sin(w0*t+phi);plot(t,ft);grid on ;3、抽样函数：抽样函数Sa(t)在MATLAB中⽤sinc函数表⽰，其定义为：sinc(t)=sin(πt)/( πt)其调⽤形式为：y=sinc(t)参考程序：t=-3*pi:pi/100:3*pi;ft=sinc(t/pi);plot(t,ft);grid on;4、矩形脉冲信号：在MATLAB中⽤rectpuls函数来表⽰，其调⽤形式为：y=rectpuls(t,width),⽤以产⽣⼀个幅值为1，宽度为width,相对于t=0点左右对称的矩形波信号，该函数的横坐标范围由向量t决定，是以t=0为中⼼向左右各展开width/2的范围，width的默认值为1。

信号与系统MATLAB第一次实验报告一、实验目的1.熟悉MATLAB软件并会简单的使用运算和简单二维图的绘制。

2.学会运用MATLAB表示常用连续时间信号的方法3.观察并熟悉一些信号的波形和特性。

4.学会运用MATLAB进行连续信号时移、反折和尺度变换。

5.学会运用MATLAB进行连续时间微分、积分运算。

6.学会运用MATLAB进行连续信号相加、相乘运算。

7.学会运用MATLAB进行连续信号的奇偶分解。

二、实验任务将实验书中的例题和解析看懂，并在MATLAB软件中练习例题，最终将作业完成。

三、实验内容1.MATLAB软件基本运算入门。

1). MATLAB软件的数值计算：算数运算向量运算：1.向量元素要用”[ ]”括起来，元素之间可用空格、逗号分隔生成行向量，用分号分隔生成列向量。

2.x=x0:step:xn.其中x0位初始值，step表示步长或者增量，xn 为结束值。

矩阵运算：1.矩阵”[ ]”括起来；矩阵每一行的各个元素必须用”,”或者空格分开；矩阵的不同行之间必须用分号”;”或者ENTER分开。

2.矩阵的加法或者减法运算是将矩阵的对应元素分别进行加法或者减法的运算。

3.常用的点运算包括”.*”、”./”、”.\”、”.^”等等。

举例：计算一个函数并绘制出在对应区间上对应的值。

2).MATLAB软件的符号运算：定义符号变量的语句格式为”syms 变量名”2.MATLAB软件简单二维图形绘制1).函数y=f(x)关于变量x的曲线绘制用语：>>plot(x,y)2).输出多个图像表顺序：例如m和n表示在一个窗口中显示m行n列个图像，p表示第p个区域，表达为subplot(mnp)或者subplot(m,n,p)3).表示输出表格横轴纵轴表达范围：axis([xmax,xmin,ymax,ymin])4).标上横轴纵轴的字母：xlabel(‘x’),ylabel(‘y’)5).命名图像就在subplot写在同一行或者在下一个subplot前：title(‘……’)6).输出：grid on举例1：举例2：3.matlab程序流程控制1).for循环：for循环变量=初值:增量:终值循环体End2).while循环结构：while 逻辑表达式循环体End3).If分支：(单分支表达式)if 逻辑表达式程序模块End(多分支结构的语法格式)if 逻辑表达式1程序模块1Else if 逻辑表达式2程序模块2…else 程序模块nEnd4).switch分支结构Switch 表达式Case 常量1程序模块1Case 常量2程序模块2……Otherwise 程序模块nEnd4.典型信号的MATLAB表示1).实指数信号：y=k*exp(a*t)举例：2).正弦信号：y=k*sin(w*t+phi)3).复指数信号：举例：4).抽样信号5).矩形脉冲信号:y=square(t,DUTY) (width默认为1)6).三角波脉冲信号：y=tripuls(t,width,skew)(skew的取值在-1~+1之间，若skew取值为0则对称)周期三角波信号或锯齿波:Y=sawtooth(t,width)5.单位阶跃信号的MATLAB表示6.信号的时移、反折和尺度变换:Xl=fliplr(x)实现信号的反折7.连续时间信号的微分和积分运算1).连续时间信号的微分运算：语句格式：d iff(function,’variable’,n)Function:需要进行求导运算的函数，variable:求导运算的独立变量，n：求导阶数2).连续时间信号的积分运算：语句格式：int(function,’variable’,a,b)Function:被积函数variable:积分变量a:积分下限b:积分上限(a&b默认是不定积分)8.信号的相加与相乘运算9.信号的奇偶分解四、小结这一次实验让我能够教熟悉的使用这个软件，并且能够输入简单的语句并输出相应的结果和波形图，也在一定程度上巩固了c语言的一些语法。

《信号与系统》课程实验报告《信号与系统》课程实验报告一图1-1 向量表示法仿真图形2．符号运算表示法若一个连续时间信号可用一个符号表达式来表示，则可用ezplot命令来画出该信号的时域波形。

上例可用下面的命令来实现（在命令窗口中输入，每行结束按回车键）。

t=-10:0.5:10;f=sym('sin((pi/4)*t)');ezplot(f,[-16,16]);仿真图形如下：图1-2 符号运算表示法仿真图形三、实验内容利用MATLAB实现信号的时域表示。

三、实验步骤该仿真提供了7种典型连续时间信号。

用鼠标点击图0-3目录界面中的“仿真一”按钮，进入图1-3。

图1-3 “信号的时域表示”仿真界面图1-3所示的是“信号的时域表示”仿真界面。

界面的主体分为两部分：1) 两个轴组成的坐标平面（横轴是时间，纵轴是信号值）；2) 界面右侧的控制框。

控制框里主要有波形选择按钮和“返回目录”按钮，点击各波形选择按钮可选择波形，点击“返回目录”按钮可直接回到目录界面。

图1-4 峰值为8V，频率为0.5Hz，相位为180°的正弦信号图1-4所示的是正弦波的参数设置及显示界面。

在这个界面内提供了三个滑动条，改变滑块的位置，滑块上方实时显示滑块位置代表的数值，对应正弦波的三个参数：幅度、频率、相位；坐标平面内实时地显示随参数变化后的波形。

在七种信号中，除抽样函数信号外，对其它六种波形均提供了参数设置。

矩形波信号、指数函数信号、斜坡信号、阶跃信号、锯齿波信号和抽样函数信号的波形分别如图1-5～图1-10所示。

图1-5 峰值为8V，频率为1Hz，占空比为50%的矩形波信号图1-6 衰减指数为2的指数函数信号图1-7 斜率=1的斜坡信号图1-8 幅度为5V，滞后时间为5秒的阶跃信号图1-9 峰值为8V，频率为0.5Hz的锯齿波信号图1-10 抽样函数信号仿真途中，通过对滑动块的控制修改信号的幅度、频率、相位，观察波形的变化。

一．
实验目的
1.
熟悉离散信号Z 变换的原理及性质。

2.熟悉常见信号的Z 变换。

3.了解正/反Z 变换的MATLAB 实现方法。

4.了解离散信号的Z 变换与其对应的理想抽样信号的傅氏变换和拉氏变换之间的关系。

5.了解利用MATLAB 实现离散系统的频率特性分析的方法。

二．实验内容
1.用MATLAB 的zplane （num ，den ）函数，画出函数H （z ）的零极点分布图、单位脉冲响应曲线、频率响应特性曲线、幅频响应和相频响应特性曲线，并判断系统的稳定性。

2.已知描述离散系统的差分方
() 1.2(1)0.35(2)()0.25(1)y k y k y k f k f k --+-=+-
请绘出系统的幅频和相频特性曲线，并说明系统的作用。

三．仿真分析
四．实验总结
1.进一步了解Z变换的原理及性质
2.进一步了解了信号的零极点分布与系统稳定性的关系。

成绩：信号与系统实验报告课程名信号与系统学部机械与电子信息学部专业电子信息工程学号姓名曹禹指导教师吴国平日期2013/6教师评语：中国地质大学江城学院实验报告时间：2013.06 分数：实验名称波形发生课程名称信号与线性系统指导教师吴国平学部机械与电子信息姓名曹禹学号实验目的：了解一些常见的波形的程序产生，及函数特性。

实验方法：利用matlab给定的一些自带函数产生。

实验内容：1、矩形波：产生宽度为1的矩形波；程序：t=-2:0.01:2;y=rectpuls(t);plot(t,y);title('方波'); %画出方波波形，并添加标题'方波'；波形如下：2、锯齿和三角波发生程序：t=-2*pi:0.03:2*pi;y2=sawtooth(t,0.5);plot(t,y2);xlabel('幅值');ylabel('时间');title('三角波');波形如下：3、产生一个30HZ方波信号，幅度为1 程序：t=0:0.0003:0.2;y=square(2*pi*30*t);plot(t,y);xlabel('幅值');ylabel('时间');title('周期方波信号');波形如下：中国地质大学江城学院实验报告时间：2013.06 分数：课程名称信号与线性系统实验名称信号的卷积指导教师吴国平学部机械与电子信息姓名曹禹学号实验目的：对卷积有一定的认识，了解卷积的波形图。

实验方法：求两个信号卷积的公式：y(n)=x(n) h(n)=表示卷积计算，MA TLAB提供了求卷积函数conv，若要计算模拟信号的卷积，使用convnum；实验内容：1. 已知两个信号：ƒ1(t)=ε(t-1)-ε（t-2）ƒ2(t)=ε(t-2)-ε（t-3）求卷积：C（t）=ƒ1(t)* ƒ2(t)，并画出ƒ1(t)，ƒ2(t)，C（t）的波形。

一.实验目的1. 深入理解系统频率响应的物理意义2. 掌握利用Matlab 分析系统频率响应的方法3. 理解系统对信号的作用关系二.实验内容1. 一RC 电路如图：f (t )（1）对不同的RC 值，用freqs 画出系统的幅度响应曲线()H j ω。

（2）信号f(t)= cos(100t)+ cos(3000t)包含一个低频分量和一个高频分量。

试确定适当的RC 值，滤除信号f(t)的高频分量，并画出信号f(t)和滤波后的信号y(t)在0-0.2s范围内的波形。

（3）50Hz 的交流信号经过全波整流后可表示为=10sin(100)f(t)t π试取不同的RC 值，计算并画出f(t)通过系统的响应y(t)。

计算f(t )的直流分量。

2. 信号f 1(t)和f 2(t)见下图：（1）取t:0.05:2.5,计算信号f(t)=f 1(t)+f 2(t)*cos(50t)的值，并画出波形; （2）一可实现的系统的频率响应函数为443210()()26.131()341.42()2613.1()10000H j j j j j ωωωωω=++++用freqs 画出()H j ω的幅度响应和相位响应曲线。

（3）用lsim 函数求出信号f(t)和f(t)*cos(50t)通过上述系统的响应y 1(t)和y 2(t),并根据理论知识解释所得结果。

三.仿真分析1 分析：由电路分析可得该RC 电路的频率响应函数为：1/()RCH j ω=%(3)直流分量的计算：0.01()=10sin(100)0.01DCf t t dtππ⨯=≈⎰ 6.37%(3)四.实验总结0123-1012f(t)0123-112f(t)cos(50t)-0.0500.050.10.15f(t)的输出-0.0200.020.040.06f(t)cos(50t)的输出。

系统零极点及频谱图一、【实验目的】1、了解系统函数零极点定义；2、掌握使用matlab画出系统零极点以及频谱图；3、使用一些复频域分析常用函数；二、【实验原理】根据系统函数H(s)的零极点分布来分析连续系统的稳定性是零极点分析的重要应用之一。

稳定性是系统固有的性质，与激励信号无关，由于系统函数H(s)包含了系统的所有固有特性，显然它也能反映出系统是否稳定。

对于任意有界信号f(t)，若系统产生的零状态响应y(t)也是有节的，则该系统为稳定系统，否则，则称为不稳定系统。

上述稳定性的定义可以等效为下列条件：1）时域条件：冲激响应绝对可积；2）复频域条件：连续系统稳定的充要条件为系统函数的所有极点位于S平面的左半平面。

系统稳定的时域条件和频域条件是等价的，因此，只要考察系统函数H(s)的几点分布就可以判断系统的稳定性。

对于三阶以下的低阶系统，可以利用求根公式方便的求解出几点位置，从而判断系统稳定性。

但是对于高阶系统，受供求接济点位置则显得非常困难，此时可以利用matlab来实现这一过程。

三、【实验内容】本次实验选定某一系统函数H（s）=2s2-12s+16/(s3+4s2+6s+3)，通过matlab编程和绘图，分析其极点和零点，绘制其幅频、相频曲线，并通过求该系统的单位冲激响应和一外加激励为y=e-2t u（t）的响应，从而该系统的稳定性。

（1）实验步骤：(1)、编程如下：num=[2,-12,16];%系统函数分子系数den=[1,4,6,3];% 系统函数分母系数sys=tf(num,den);%系统函数的零极点t=0:0.02:10;h=impulse(num,den,t);%冲激响应[H,w]=freqs(num,den);%幅度函数subplot(2,2,1)pzmap(sys,'r')%绘制极零点图p=pole(sys)%返回极点和零点的值z=zero(sys)subplot(2,2,2)plot(t,h,'r') %系统单位冲击响应xlabel('t');ylabel('h(t)');title('系统单位冲击响应');grid onsubplot(2,2,3)plot(w,abs(H)) %绘制幅频曲线xlabel('角频率w(rad/s)');ylabel('幅度H');title('系统单位冲击响应的幅频曲线');grid onsubplot(2,2,4)plot(w,angle(H)) %绘制相频曲线xlabel('角频率w(rad/s)');ylabel('相频α');title('系统单位冲击响应的相频曲线');grid onfigure(2)t=0:0.01:10y=exp(-2*t);lsim(sys,y,t)% 绘制外加激励y=exp.*(-2*t).*u(t)时的零状态响应和y的曲线title('外加激励的零状态响应和y的曲线');grid on（2）H（s）的极零点如下：（3）编程分别求当外加激励为阶跃函数，为y=exp.*(-2*t).*u(t)时的时域响应曲线。