大学课程设计信号与系统课程设计报告.docx
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大学课程设计信号与系统课程设计报告
大学课程设计-信号与系统课程设计报告
课程设计报告
科目:
信号与系统
专业:
应用电子技术
班级:
09电子
指导教师:
文如泉
学生姓名:
周康09353001
徐代元09353002
李俊模09353003
蒋益龙09353004
起至时间:
2010.12.13-2010.12.17
教师评分:
一.设计目的和意义
二.设计原理
三.详细设计步骤及编程结果分析
四.课程设计总结
五.参考文献
一、设计的目的和意义
掌握信号经过LTI系统的时域分析方法:
进一步理解零输入响应、零状态响应。
学会用Matlab,并用它对连续时间系统信号时域进行分析,用Matlab编程绘制连续时间系统的零输入响应、零状态响应、卷积积分、卷积和的图形曲线,并对它们进行分析。
通过这一次的设计,进一步提高自己的实践动手能力。
二、设计原理
Matlab具有高效的数值计算及符号计算功能,能使用户从繁杂的数学运算分析中解脱出来,也具有完备的图形处理功能,实现计算结果和编程的可视化,这些都为分析信号系统提供了强有力的手段,它是分析信号系统的一种强有力的工具。
1、零输入响应:
从观察的初始时刻(例如t=0)起不再施加输入信号(即零输入),仅由该时刻系统本身具有的起始状态引起的响应称为零输入响应(或称为储能响应);
2、零状态响应:
在起始状态为零的条件下,系统由外加输入(激励)信号引起的响应称为零状态响应(或称受激响应);
3、卷积积分原理:
4、卷积和公式:
三、详细设计步骤及编程结果分析
1.在进行设计之前,应该对连续系统的时域分析进行复习,进一步理解它们的含义以及性质。
2.在自己的电脑上安装Matlab软件,查阅与Matlab相关的书籍,认真的阅读Matlab的使用方法和常用的函数命令。
熟悉Matlab的运行的界面和常用的符号及常用函数的功能。
参考相关书籍,学会运用Matlab绘制连续时间系统的相关图形曲线。
3.通过Matlab编程绘制连续时间系统的零输入响应、零状态响应、卷积积分、卷积和的图形曲线:
时域:
a.已知系统
,求该系统的冲激响应,阶跃响应,和当输入是
时的零状态响应,并画出响应的波形。
做题思路:
(1).主要程序及说明:
a=[156];
b=[024];%定义系统
impulse(b,a);%用impulse命令来绘画系统的冲激响应。
step(b,a);%用step命令来绘画系统的阶跃响应。
t=0:
0.01:
20;%定义时间范围
x=8*cos(t);%输入函数f(t)=8cos(t)。
lsim(b,a,x,t)%用lsim命令来绘画系统的零状态响应。
(2).运行Matlab所生成的图形如下图所示。
上图为
的仿真波形图
b.设方程
,试求零状态响应y(t)。
做题思路:
(1).主要程序及说明:
yzs=dsolve('D2y+5*Dy+6*y=2*exp(-t)','y(0)=0,Dy(0)=0')
ezplot(yzs,[08]);
(2).运行Matlab所生成的图形如下图所示。
yzs=
-2*exp(-2*t)+exp(-3*t)+exp(-t)
分析:
此题利用dsolve函数与ezplot函数,得到了相应波形图,这个程序的难点也就是dsolve函数与ezplot函数的编辑和调用,熟练掌握dsolve函数与ezplot函数编写,有助于我们对相应理论知识进行实际验证
卷积:
a.实现卷积f(t)*h(t),其中:
f(t)=3[
(t)-
(t-1)],h(t)=
(t)-
(t-2)。
做题思路:
(1).主要程序及说明:
p=0.01;%取样时间间隔
nf=0:
p:
1;%f(t)对应的时间向量
f=3*((nf>=0)-(nf>=1));%序列f(n)的值
nh=0:
p:
2;%h(t)对应的时间向量
h=(nh>=0)-(nh>=2);%序列h(n)的值
[y,k]=sconv(f,h,nf,nh,p);%计算y(t)=f(t)*h(t)
subplot(3,1,1),stairs(nf,f);%绘制f(t)的波形
title(‘f(t)’);axis([0302.1]);
subplot(3,1,2),stairs(nh,h);%绘制h(t)的波形
title(‘h(t)’);axis([0302.1]);
subplot(3,1,3),plot(k,y);%绘制y(t)=f(t)*h(t)的波形
title(‘y(t)=f(t)*h(t)’);axis(0302.1);
(2).运行Matlab所生成的图形如下图所示。
上图为卷积f(t)*h(t)的仿真波形图
b.实现卷积f(t)*h(t),f(t)=3[
(t)-
(t-2)],h(t)=e
(t)。
做题思路:
(1).主要程序及说明:
p=0.01;%取样时间间隔
nf=0:
p:
2;%f(t)对应的时间向量
f=3*((nf>=0)-(nf>=2));%序列f(n)的值
nh=0:
p:
4;%h(t)对应的时间向量
h=exp(-nh);%序列h(n)的值
[y,k]=sconv(f,h,nf,nh,p);%计算y(t)=f(t)*h(t)
subplot(3,1,1),stairs(nf,f);%绘制f(t)的波形
title(‘f(t)’);axis([0602.1]);
subplot(3,1,2),stairs(nh,h);%绘制h(t)的波形
title(‘h(t)’);axis([0602.1]);
subplot(3,1,3),plot(k,y);%绘制y(t)=f(t)*h(t)的波形
title(‘y(t)=f(t)*h(t)’);axis(0602.1);
(2).运行Matlab所生成的图形如下图所示。
分析:
此题利用sconv命令,得到了卷积的波形图,这个程序的难点也就是sconv命令的定义和建立sconv函数的m文件,熟练掌握sconv命令的编写,有助于我们对卷积进行实际验证。
四、课程设计总结
做这个课程设计是我们以前从来都没有用过的软件——Matlab,用它来对连续时间系统信号时域进行分析。
要做好这件事,首先就需要我们学会怎么用Matlab,这就需要我们查阅相关的资料和相关书籍,然后自学;以及对课本知识的了解。
时域分析
对于给定的激励,根据描述的系统响应与激励之间关系的微分方程求其响应的方法,由于分析是在时域里进行的,称为时域分析。
做这个图形的时候,对命令掌握与运用不熟练,经过几次反复的试验和通过查书来完善,最终还是完成了图形的。
通过对计算结果与图形的比较,进一步理解零输入响应和零状态响应。
卷积
卷积积分是将输入信号分解为众多的冲击函数之和,利用冲击响应,求解LTI系统对任意激励的零状态响应。
卷积积分是一种重要的数学方法,它满足乘法的三律:
(1)交换律,
(2)分配律,(3)结合律.
卷积积分原理
卷积和公式
从观察运行所得的图形,知道了两个相等的门函数的卷积是一个三角形,连续信号的频谱图是离散的。
五、参考文献
1、函数速查手册邓薇人民邮电出版社
2、matlab控制系统仿真夏玮人民邮电出版社
3、matlab全程指南董辰辉电子工业出版社
4、信号与系统吴京电子工业出版社
5、信号与系统教程燕庆明高等教育出版社(第二版)
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