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MATLAB信号与系统实验报告

信号与系统实验报告 学 院： 电气信息工程学院 班 级： 10通信2W 姓 名： 殷 伟 学 号： 10313233 实验一 连续信号的基本运算 实验目的：了解连续信号的基本运算，包括连续信号的相加、相乘、翻转、位移和展缩，以及连续信号的微分和积分。 实验原理：相加相乘，设两个连续信号f1(t)和f2(t)，其和信号y1(t)和积信号y2(t)可表示为: y1(t)= f1(t)+ f2(t) y2(t)= f1(t) *f2(t) 实验内容：已知两信号f1(k)= f2(k)=sint，利用MATLAB绘出两信号的乘积f(k)= f1(k)* f2(k)的波形。 程序如下： clear all; dt=0.001; t=0:dt:4; y1=sin(pi*t/2); y2=sin(pi*t/2); y=y1.*y2; plot(t,y); 运行结果如下： 实验二 连续系统的全响应 实验目的：了解连续信号的全响应，学会使用函数lsim求解系统冲激响应。 实验原理：LTI连续系统的全响应y(t)由零状态响应和零输入响应构成，即y(t)=yx(t)+ yf(t)，MATLAB提供的函数lsim可以计算全响应，其调用形式为：lsim(sys,f,t,z) 式中:f为系统的输入；z为系统的初始状态。 实验内容：利用MATLAB求系统 y(2)(t)+ 3y(1)(t)+ y(t)= f(1)(t)+ 2f(t)的全响应，已知输入信号f(t)=cost。 程序如下： clear all; b=[1 2];a=[1 3 1]; [A B C D]=tf2ss(b,a); sys=ss(A,B,C,D); t=0:0.1:10; f=cos(t); z=[-1 0]; y=lsim(sys,f,t,z); plot(t,y); xlabel( 时间(t) );ylabel( y(t) ); title( 全响应 ); 运行结果如下： 实验三 常用连续信号的傅立叶变换 实验目的：了解什么是傅立叶变换，会使用MATLAB实现信号的傅立叶变换。 实验原理：在MATLAB中，利用函数fourier实现信号f(t)的傅立叶变换，其调用形式为： F=fourier(f)。 实验内容：已知信号f(t)=G4(t)，利用MATLAB实现其傅立叶变换。 程序如下： clear all; R=0.01;t=-3:R:3; f=stepfun(t,-1)-stepfun(t,1); w1=2*pi*5; N=500;k=0:N;w=k*w1/N; F=f*exp(-j*t *w)*R; F=real(F); w=[-fliplr(w),w(2:501)]; F=[fliplr(F),F(2:501)]; subplot(2,1,1);plot(t,f); xlabel( t );ylabel( f(t) ); title( 门函数 ); subplot(2,1,2);plot(w,F); xlabel( w );ylabel( F(w) ); title( f(t)的傅立叶函数F(w) ); 运行结果如下： 实验四 连续系统函数H(s)的零极点分布和稳定性 实验目的：了解函数零极点的分布和其对应系统稳定性的关系，学会使用MATLAB求解 H(s)的零极点分布。 实验原理：MATLAB提供的zplane函数，其调用形式为zplane(b,a)式中：b和a分别为系统函数H(s)分子多项式和分母多项式的系数向量，该函数的作用是在平面上画出单位圆及系统的零点和极点。 实验内容：已知系统函数H(s)=，利用MATLAB求解系统的零极点分布，并判断系统的稳定性。 程序如下：clear all; b=[1,1]; a=[1,4,8,6]; zplane(b,a); legend( 零点 , 极点 ) 运行结果如下： 实验五 离散信号的卷积计算 实验目的：了解卷积的计算方法和用MATLAB绘出卷积图 实验原理：1.绘出f1(i)和f2(i)的波形。2.把期中一个信号反卷积。3.把反卷积后的信号进行位移，位移量是k。这样k是一个参变量。在i左边系中，k>0时图形右移，k<0时图形左移。4.对给定的任一k值，按上式进行相乘、求和计算，便得到卷积。 实验内容：已知两个离散序列f1(k)={1,3,3,3}，f2(k)={1,2,3,3,4}，利用MATLAB绘出原信号及其卷积f(k)= f1(k) *f2(k)。 程序如下： f1=[1,3,3,3]; k1=0:3; f2=[1,2,3,3,4]; k2=0:4; f=conv(f1,f2); subplot(3,1,1); stem(k1,f1); ylabel( f1(k) ); subplot(3,1,2); stem(k2,f2); ylabel( f2(k) ); subplot(3,1,3); stem(0:length(f)-1,f); xlabel( k ); ylabel( f(k) ) 运行结果如下： 实验心得体会 通过此次仿真实验，我掌握了利用离散时间信号的傅里叶变换和反变换快速求解时域卷积的方法，学会了MATLAB的使用方法，直观地认识了由两个离散时间信号傅里叶变换之积的反变换求解时域卷积方法的可行性与实用性。 过本学期的信号与系统实验，培养并加强了我做实验应有的态度和作风，此次仿真实验让我受益匪浅。现将心得和体会总结如下： (1)实验前的准备工作很重要。预习是必不可少，充分的预习可以让我们明确实验目的和实验内容，掌握实验步骤，实验中得心应手。除了预习外，对实验的结果作一定的预测也必不可少，对实验结果的预测告诉我们实验结果应该是什么样子的。实验告诉我们实验结果实际是什么样子。实验中，时刻注意预测结果与实验结果相比较。当两种结果有很大差别时，我们应该想为什么是这样，并根据结果产生的原因对实验进行有针对性和目的性的检查。实验前良好的准备工作让我们及时发现实验中的异常和错误，随时对实验进行分析和检查，避免了实验后经过分析发现结果有问题而需重做的麻烦。一句话，良好的实验前准备减少实验时间，提高实验效率。 (2)理论源于实验，实验解释理论的正确性。通过实验，可以加深对理论的理解。例如：信号的频谱分析显示了各正弦信号幅度的相对大小，也即频谱密度的概念。 (3)实验中要有耐心和细心。实验是一个很细致的过程，实验中任一微小的变化都可能引起实验结果的巨大变化，这就要求我们实验者要有严谨的态度和求实的精神。理论源于实践，任何新的理论的发现都是以实践为基础的。我们应该重视实验，重视理论与