MATLAB實(shí)驗(yàn)報(bào)告(1-4).doc

信號(hào)與系統(tǒng)MATLAB第一次實(shí)驗(yàn)報(bào)告一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.熟悉MATLAB軟件并會(huì)簡(jiǎn)單的使用運(yùn)算和簡(jiǎn)單二維圖的繪制。2.學(xué)會(huì)運(yùn)用MATLAB表示常用連續(xù)時(shí)間信號(hào)的方法3.觀察并熟悉一些信號(hào)的波形和特性。4.學(xué)會(huì)運(yùn)用MATLAB進(jìn)行連續(xù)信號(hào)時(shí)移、反折和尺度變換。5.學(xué)會(huì)運(yùn)用MATLAB進(jìn)行連續(xù)時(shí)間微分、積分運(yùn)算。6.學(xué)會(huì)運(yùn)用MATLAB進(jìn)行連續(xù)信號(hào)相加、相乘運(yùn)算。7.學(xué)會(huì)運(yùn)用MATLAB進(jìn)行連續(xù)信號(hào)的奇偶分解。二、實(shí)驗(yàn)任務(wù) 將實(shí)驗(yàn)書中的例題和解析看懂，并在MATLAB軟件中練習(xí)例題，最終將作業(yè)完成。三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1.MATLAB軟件基本運(yùn)算入門。1). MATLAB軟件的數(shù)值計(jì)算：算數(shù)運(yùn)算向量運(yùn)算：1.向量元素要用” ”括起來，元素之間可用空格、逗號(hào)分隔生成行向量，用分號(hào)分隔生成列向量。2.x=x0:step:xn.其中x0位初始值，step表示步長(zhǎng)或者增量，xn為結(jié)束值。矩陣運(yùn)算：1.矩陣” ”括起來；矩陣每一行的各個(gè)元素必須用”,”或者空格分開；矩陣的不同行之間必須用分號(hào)”;”或者ENTER分開。2.矩陣的加法或者減法運(yùn)算是將矩陣的對(duì)應(yīng)元素分別進(jìn)行加法或者減法的運(yùn)算。3.常用的點(diǎn)運(yùn)算包括”.*”、”./”、”.”、”.”等等。舉例：計(jì)算一個(gè)函數(shù)并繪制出在對(duì)應(yīng)區(qū)間上對(duì)應(yīng)的值。2).MATLAB軟件的符號(hào)運(yùn)算：定義符號(hào)變量的語句格式為”syms 變量名”2.MATLAB軟件簡(jiǎn)單二維圖形繪制1).函數(shù)y=f(x)關(guān)于變量x的曲線繪制用語：plot(x,y)2).輸出多個(gè)圖像表順序：例如m和n表示在一個(gè)窗口中顯示m行n列個(gè)圖像，p表示第p個(gè)區(qū)域，表達(dá)為subplot(mnp)或者subplot(m,n,p)3).表示輸出表格橫軸縱軸表達(dá)范圍：axis(xmax,xmin,ymax,ymin)4).標(biāo)上橫軸縱軸的字母：xlabel(x),ylabel(y)5).命名圖像就在subplot寫在同一行或者在下一個(gè)subplot前：title()6).輸出：grid on舉例1：舉例2： 3.matlab程序流程控制1).for循環(huán)：for循環(huán)變量=初值:增量:終值 循環(huán)體 End2).while循環(huán)結(jié)構(gòu)：while 邏輯表達(dá)式 循環(huán)體 End3).If分支：(單分支表達(dá)式)if 邏輯表達(dá)式 程序模塊 End (多分支結(jié)構(gòu)的語法格式) if 邏輯表達(dá)式1 程序模塊1Else if 邏輯表達(dá)式2 程序模塊2 else 程序模塊n End 4).switch分支結(jié)構(gòu) Switch 表達(dá)式 Case 常量1 程序模塊1 Case 常量2 程序模塊2 Otherwise 程序模塊nEnd4.典型信號(hào)的MATLAB表示1).實(shí)指數(shù)信號(hào)： y=k*exp(a*t) 舉例：2).正弦信號(hào)：y=k*sin(w*t+phi)3).復(fù)指數(shù)信號(hào)：舉例：4).抽樣信號(hào)5).矩形脈沖信號(hào):y=square(t,DUTY) (width默認(rèn)為1)6).三角波脈沖信號(hào)：y=tripuls(t,width,skew)(skew的取值在-1+1之間，若skew取值為0則對(duì)稱)周期三角波信號(hào)或鋸齒波:Y=sawtooth(t,width)5.單位階躍信號(hào)的MATLAB表示6.信號(hào)的時(shí)移、反折和尺度變換:Xl=fliplr(x)實(shí)現(xiàn)信號(hào)的反折7.連續(xù)時(shí)間信號(hào)的微分和積分運(yùn)算1).連續(xù)時(shí)間信號(hào)的微分運(yùn)算： 語句格式：diff(function,variable,n) Function:需要進(jìn)行求導(dǎo)運(yùn)算的函數(shù)，variable:求導(dǎo)運(yùn)算的獨(dú)立變量，n：求導(dǎo)階數(shù)2).連續(xù)時(shí)間信號(hào)的積分運(yùn)算： 語句格式：int(function,variable,a,b) Function:被積函數(shù) variable:積分變量 a:積分下限 b:積分上限 (a&b默認(rèn)是不定積分)8.信號(hào)的相加與相乘運(yùn)算9.信號(hào)的奇偶分解四、小結(jié) 這一次實(shí)驗(yàn)讓我能夠教熟悉的使用這個(gè)軟件，并且能夠輸入簡(jiǎn)單的語句并輸出相應(yīng)的結(jié)果和波形圖，也在一定程度上鞏固了c語言的一些語法。五、作業(yè)2-3-(1): 3.利用MATLAB命令產(chǎn)生幅度為1、周期為1、占空比為0.5的一個(gè)周期矩形脈沖信號(hào)。3.3-1.(1)3.試用MATLAB命令出3-7所示的偶分量和奇分量。 信號(hào)與系統(tǒng)MATLAB第二次實(shí)驗(yàn)報(bào)告一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.學(xué)會(huì)運(yùn)用MATLAB實(shí)現(xiàn)連續(xù)時(shí)間信號(hào)的卷積。2.學(xué)會(huì)運(yùn)用MATLAB符號(hào)運(yùn)算法求連續(xù)時(shí)間信號(hào)的卷積。3.學(xué)會(huì)運(yùn)用MATLAB數(shù)值計(jì)算法求連續(xù)時(shí)間信號(hào)的卷積。二、實(shí)驗(yàn)任務(wù)能夠獨(dú)立的編輯出卷積函數(shù)的matlab代碼，并且能夠輸出對(duì)應(yīng)卷積的圖形。學(xué)會(huì)使用符號(hào)運(yùn)算法和數(shù)值計(jì)算法計(jì)算卷積。三、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1. MATLAB符號(hào)運(yùn)算法求連續(xù)時(shí)間信號(hào)的卷積。例4-2：syms tao;t=sym(t,positive);xt1=sym(Heaviside(t)-Heaviside(t-1);xt2=sym(Heaviside(t)-Heaviside(t-1);xt_tao=subs(xt1,t,tao)*subs(xt2,t,t-tao);yt=int(xt_tao,tao,0,t);yt=simplify(yt);ezplot(yt,0,2);grid on2MATLAB數(shù)值計(jì)算法求連續(xù)時(shí)間信號(hào)的卷積。1).可調(diào)用MATLAB中的conv( )函數(shù)近似地?cái)?shù)值求解連續(xù)信號(hào)的卷積積分。 2).例4-3：dt=0.01;t=-1:dt:2.5;f1=uCT(t)-uCT(t-2);f2=exp(-3*t).*uCT(t);f=conv(f1,f2)*dt;n=length(f);tt=(0:n-1)*dt-2;subplot(221);plot(t,f1);axis(-1,2.5,-1,2);title(f1(t);xlabel(t);grid on;subplot(222);plot(t,f2);axis(-1,3,-1,2);title(f2(t);xlabel(t);grid on;subplot(212);plot(tt,f);title(f(t)=f1(t)*f2(t);xlabel(t);grid on; /稍復(fù)雜可以利用ctsconv函數(shù)求，簡(jiǎn)單許多。/以下程序和上面程序出來的圖一樣 /簡(jiǎn)化了大部分編程內(nèi)容 dt=0.01;t1=-1:dt:2.5; /-1是賦值下限，2.5是賦值上限f1=uCT(t1)-uCT(t1-2); /f1函數(shù)的輸入 uCT是u(t)函數(shù)t2=t1;f2=exp(-3*t2).*uCT(t2); t,f=ctsconv(f1,f2,t1,t2,dt); /直接調(diào)用cstconv函數(shù)進(jìn)行卷積的運(yùn)算/ctsconv( )函數(shù)括號(hào)里面要放進(jìn)兩個(gè)參與卷積的函數(shù)、自變量以及dt。 3).例4-4：dt=0.01;t1=-0.5:dt:2.5;f1=uCT(t1)-uCT(t1-1);t2=t1;f2=uCT(t2)-uCT(t2-1);t,f=ctsconv(f1,f2,t1,t2,dt); 四、 實(shí)驗(yàn)小結(jié)這一章節(jié)的實(shí)驗(yàn)著重練習(xí)卷積函數(shù)的編程，對(duì)于卷積函數(shù)的輸出值以及輸出圖形這兩類。五、 實(shí)驗(yàn)作業(yè)作業(yè)：dt=0.01;t1=0:dt:3;f1=uCT(t1)+2*uCT(t1-1)-2*uCT(t1-2)-uCT(t1-3);t2=t1;f2=uCT(t2)-uCT(t2-2);t,f=ctsconv(f1,f2,t1,t2,dt);第三次實(shí)驗(yàn)報(bào)告一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 學(xué)會(huì)運(yùn)用MATLAB符號(hào)求解連續(xù)系統(tǒng)的零輸入響應(yīng)和零狀態(tài)響應(yīng)。2 學(xué)會(huì)運(yùn)用MATLAB數(shù)值求解連續(xù)系統(tǒng)的零狀態(tài)響應(yīng)。3 學(xué)會(huì)運(yùn)用MATLAB求解連續(xù)系統(tǒng)的沖激響應(yīng)和階躍響應(yīng)。4 學(xué)會(huì)運(yùn)用MATLAB卷積積分求解系統(tǒng)的零狀態(tài)響應(yīng)。二、 實(shí)驗(yàn)任務(wù)能夠熟練地利用MATLAB軟件輸入一個(gè)微分方程隨即輸出其零輸入狀態(tài)、零響應(yīng)狀態(tài)、沖激響應(yīng)、階躍響應(yīng)。分別利用符號(hào)求解法、數(shù)值求解法、卷積積分法。三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1.連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)零輸入響應(yīng)和零狀態(tài)響應(yīng)的符號(hào)求解。利用dsolve函數(shù)可以求解系統(tǒng)微分方程的零輸入響應(yīng)與零狀態(tài)響應(yīng)?？蓪?shí)現(xiàn)常系數(shù)微分方程的符號(hào)求解，格式：Dsolve(eq1,eq2,cond1,cond2,);微分或?qū)?shù)的輸入是用Dy,D2y,D3y來表示一階導(dǎo)數(shù)、二階導(dǎo)數(shù)參數(shù)cond1,cond2表示各初始條件或起始條件。2.連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)零狀態(tài)響應(yīng)的數(shù)值求解。提供了對(duì)LTI系統(tǒng)的零狀態(tài)響應(yīng)進(jìn)行數(shù)值仿真的函數(shù)lsim，該函數(shù)可以求解零初始條件下微分方程的數(shù)值解，其語句為：Y=lsim(sys,f,t);t ：計(jì)算系統(tǒng)響應(yīng)的時(shí)間抽樣向量f ：系統(tǒng)的輸入信號(hào)向量sys ：LTI系統(tǒng)模型，用來表示微分方程、差分方程或者狀態(tài)方程sys的格式：sys=tf(b,a)例題：ts=0;te=5;dt=0.01;sys=tf(6,1,5,6);t=ts:dt:te;f=10*sin(2*pi*t).*uCT(t);y=lsim(sys,f,t);plot(t,y);grid onxlabel(time(sec),ylabel(y(t);title(零狀態(tài)響應(yīng))3.連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)沖激響應(yīng)和階躍響應(yīng)的求解對(duì)于連續(xù)LTI系統(tǒng)的沖激響應(yīng)和階躍響應(yīng)的數(shù)值解，可分別用函數(shù)impulse和step來求解。語句分別是：Y=impulse(sys,t)Y=step(sys,t)t：表示計(jì)算系統(tǒng)響應(yīng)的時(shí)間抽樣點(diǎn)向量，sys表示LTI系統(tǒng)例題：t=0:0.0001:4;sys=tf(1,16,1,2,32);h=impulse(sys,t);g=step(sys,t);subplot(211);plot(t,h),grid onxlabel(time(sec),ylabel(time(h(t);title(沖激響應(yīng));subplot(212);plot(t,g),grid onxlabel(time(sec),ylabel(timeg(t);title(階躍響應(yīng))4.利用卷積積分法求系統(tǒng)的零狀態(tài)響應(yīng)四、實(shí)驗(yàn)小結(jié)本次實(shí)驗(yàn)，學(xué)會(huì)使用軟件求微分方程的求解方程，引入了兩個(gè)新函數(shù)impulse求沖激響應(yīng)和step求階躍響應(yīng)，同時(shí)注意cond函數(shù)的使用。一般在程序的后面會(huì)有simplify(f),f即為輸出的函數(shù)，如果yt=yzi+yzs，若想要輸出yt，則也可以表示為yt=simplify(yzi+yzs).五、實(shí)驗(yàn)作業(yè)T1.(1):ts=0;te=5;dt=0.01;sys=tf(1,1,4,3);t=ts:dt:te;f=1*uCT(t);y=lsim(sys,f,t);plot(t,y),grid onxlabel(time(sec),ylabel(y(t)title(零狀態(tài)響應(yīng))T2.(1):eq=D2y+3*Dy+2*y=0;cond=y(0)=1,Dy(0)=2;yzi=dsolve(eq,cond);yzi=simplify(yzi)eq1=D2y+3*Dy+2*y=Dx+3*x;eq2=x=exp(-3*t)*Heaviside(t);cond=y(-0.01)=0,Dy(-0.01)=0;yzs=dsolve(eq1,eq2,cond);yzs=simplify(yzs.y)yt=simplify(yzi+yzs)subplot(311);ezplot(yzi,0,8);title(零輸入響應(yīng));grid onsubplot(312);ezplot(yzs,0,8);title(零狀態(tài)響應(yīng));grid onsubplot(313);ezplot(yt,0,8);title(完全響應(yīng))；grid on第四次MATLAB實(shí)驗(yàn)報(bào)告一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 學(xué)會(huì)運(yùn)用MATLAB分析傅里葉級(jí)數(shù)展開，深入理解傅里葉級(jí)數(shù)的物理含義。2. 學(xué)會(huì)運(yùn)用MATLAB分析周期信號(hào)的頻譜特性。3. 學(xué)會(huì)運(yùn)用MATLAB求連續(xù)時(shí)間信號(hào)的傅里葉變換。4. 學(xué)會(huì)運(yùn)用MATLAB求連續(xù)時(shí)間信號(hào)的頻譜圖。5. 學(xué)會(huì)運(yùn)用MATLAB分析連續(xù)時(shí)間的傅里葉變換的性質(zhì)。二、 實(shí)驗(yàn)任務(wù)能熟練運(yùn)用MATLAB編程輸入一個(gè)函數(shù)隨即輸出其函數(shù)對(duì)應(yīng)的傅里葉變換之后的函數(shù)以及圖形。利用MATLAB三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容四、實(shí)驗(yàn)小結(jié)五、實(shí)驗(yàn)作業(yè)t=-1:0.001:1;omega=2*pi;y=square(2*pi*t,50);plot(t,y),grid onxlabel(t),ylabel(square signal)axis(-1,1,-1.5,1.5);n_max=(1,3,5,11,47);N=length(n_max);for k=1:N n=1:2:n_max(k); b=4./(pi*n); x=b*sin(omega*n*t); figure; plot(t,y); hold on; plot(t,x); hold off; xlabel(t),ylabel(part); axis(-1,1,-2,2),grid on title(max=,num2str(n_max(k);endt=-1:0.001:1;omega=2*pi;y=-(sawtooth(pi*5)/2+0.5)+1;plot(t,y),grid onxlabel(t),ylabel(triangel signal)axis(-1,1,-1.5,1.5);n_max=(1,3,5,11,47);N=length(n_max);for k=1:N n=1:2:n_max(k); c=n.2; b=4./(pi*n); x=b*cos(omega*n*t)+0.5; figure; plot(t,y); hold on; plot(t,x); hold off; xlabel(t),ylabel(part); axis(-1,1,-2,2),grid on title(max=,num2str(n_max(k);endft=sym(exp(-2*t)*Heaviside(t);Fw=fourier(ft);subplot(211);ezplot(abs(Fw);title(fudu);grid onphase=atan(imag(Fw)/real(Fw);subplot(212);ezplot(phase);title(xiangwei);grid on作業(yè)：ft=sym(sin(pi*t)/(pi*t)2);Fw=fourier(ft);subplot(211);ezplot(abs(Fw),tit