連續(xù)時間信號和系統(tǒng)時域分析與MATLAB實現(xiàn)

...wd......wd......wd...課程設(shè)計任務(wù)書學(xué)生姓名:專業(yè)班級:指導(dǎo)教師:工作單位:題目:連續(xù)時間信號和系統(tǒng)時域分析及MATLAB實現(xiàn)初始條件：MATLAB6.5要求完成的主要任務(wù)：一、用MATLAB實現(xiàn)常用連續(xù)時間信號的時域波形〔通過改變參數(shù)，分析其時域特性〕。1、單位階躍信號，2、單位沖激信號，3、正弦信號，4、實指數(shù)信號，5、虛指數(shù)信號，6、復(fù)指數(shù)信號。二、用MATLAB實現(xiàn)信號的時域運算1、相加，2、相乘，3、數(shù)乘，4、微分，5、積分三、用MATLAB實現(xiàn)信號的時域變換〔參數(shù)變化，分析波形變化〕1、反轉(zhuǎn)，2、使移〔超時，延時〕，3、展縮，4、倒相，5、綜合變化四、用MATLAB實現(xiàn)信號簡單的時域分解1、信號的交直流分解，2、信號的奇偶分解五、用MATLAB實現(xiàn)連續(xù)時間系統(tǒng)的卷積積分的仿真波形給出幾個典型例子，對每個例子，要求畫出對應(yīng)波形。六、用MATLAB實現(xiàn)連續(xù)時間系統(tǒng)的沖激響應(yīng)、階躍響應(yīng)的仿真波形。給出幾個典型例子，四種調(diào)用格式。七、利用MATLAB實現(xiàn)連續(xù)時間系統(tǒng)對正弦信號、實指數(shù)信號的零狀態(tài)響應(yīng)的仿真波形。給出幾個典型例子，要求可以改變鼓勵的參數(shù)，分析波形的變化。時間安排：學(xué)習(xí)MATLAB語言的概況第1天學(xué)習(xí)MATLAB語言的根本知識第2、3天學(xué)習(xí)MATLAB語言的應(yīng)用環(huán)境，調(diào)試命令，繪圖能力第4、5天課程設(shè)計第6-9天辯論第10天指導(dǎo)教師簽名：年月日系主任〔或責(zé)任教師〕簽名：年月日目錄TOC\o"1-3"\h\u摘要IAbstractII緒論11MATLAB簡介21.1MATLAB語言功能21.2MATLAB語言特點22常用連續(xù)時間信號的時域波形32.1單位階躍信號32.2單位沖激信號32.3正弦信號42.4實指數(shù)信號52.5虛指數(shù)信號52.6復(fù)指數(shù)信號63連續(xù)時間信號的時域運算73.1相加73.2相乘73.3數(shù)乘83.4微分83.5積分94連續(xù)時間信號的時域變換104.1反轉(zhuǎn)104.2時移104.3展縮114.4倒相114.5綜合變化125連續(xù)時間信號簡單的時域分解135.1信號的交直流分解135.2信號的奇偶分解146連續(xù)時間系統(tǒng)的卷積積分的仿真波形157連續(xù)時間系統(tǒng)的沖激響應(yīng)、階躍響應(yīng)的仿真波形177.1impulse〔〕函數(shù)177.2step〔〕函數(shù)198連續(xù)時間系統(tǒng)對正弦信號、實指數(shù)信號的零狀態(tài)響應(yīng)的仿真波形218.1正弦信號的零狀態(tài)響應(yīng)218.2實指數(shù)信號的零狀態(tài)響應(yīng)229小結(jié)即心得體會24致謝25參考文獻(xiàn)26附錄27摘要MATLAB目前已開展成為由MATLAB語言、MATLAB工作環(huán)境、MATLAB圖形處理系統(tǒng)、MATLAB數(shù)學(xué)函數(shù)庫和MATLAB應(yīng)用程序接口五大局部組成的集數(shù)值計算、圖形處理、程序開發(fā)為一體的功能強(qiáng)大的系統(tǒng)。本次課程設(shè)計則在深入研究連續(xù)時間信號傅里葉級數(shù)分析理論知識的根基上，利用MATLAB強(qiáng)大的圖形處理功能、符號運算功能以及數(shù)值計算功能，通過MATLAB編程進(jìn)展圖形功能仿真，從而實現(xiàn)連續(xù)時間周期信號頻域分析的仿真波形，包括以下內(nèi)容：用MATLAB實現(xiàn)常用連續(xù)時間信號的時域波形；用MATLAB實現(xiàn)信號的時域運算；用MATLAB實現(xiàn)信號的時域變換；用MATLAB實現(xiàn)信號簡單的時域分解；用MATLAB實現(xiàn)連續(xù)時間系統(tǒng)的卷積積分的仿真波形；用MATLAB實現(xiàn)連續(xù)時間系統(tǒng)的沖激響應(yīng)、階躍響應(yīng)的仿真波形；用MATLAB實現(xiàn)連續(xù)時間系統(tǒng)對正弦信號、實指數(shù)信號的零狀態(tài)響應(yīng)的仿真波形。關(guān)鍵詞：MATLAB；圖形處理；連續(xù)時間信號和系統(tǒng)；時域AbstractMATLABnowevolvedintoMATLABlanguage,MATLABworkingenvironment,MATLABgraphicsprocessingsystems,MATLABmathlibraryandtheMATLABapplicationprograminterfacehasfivemajorcomponentsofthesetofnumericalcomputation,graphicsprocessing,programdevelopmentasonepowerfulsystem.Thecurriculumdesign,in-depthstudyFourierseriesanalysisofcontinuous-timesignalonthebasisoftheoreticalknowledge,usingMATLABapowerfulgraphicsprocessingcapabilities,symboliccomputingandnumericalcomputingcapabilities,throughthefunctionalsimulationMATLABgraphicalprogramminginordertoachievecontinuoustimeperiodicsignalfrequencydomainanalysisofthesimulationwaveforms,includingthefollowing:TimedomainwaveformofcontinuoustimesignalbyMATLAB;timedomainoperationsignalbyMATLAB;realizethetimedomainsignalbyMATLAB;MATLABtimedomainsignalsimpledecomposition;simulationwaveformofconvolutionintegralsofcontinuoustimesystemwithMATLAB;MATLABimpactsimulationwaveformimpulseresponse,thestepresponseofthecontinuoustimesystemtoachievezerostate;simulationwaveformofsinesignal,therealexponentialsignalresponseofcontinuoustimesystemwithMATLAB.Keywords:MATLAB;imageprocessing;continuoustimesignalsandsystems;timedomain緒論在科學(xué)技術(shù)飛速開展的今天，計算機(jī)正逐步將科技人員從繁重的計算工作中解脫出來。在進(jìn)展科學(xué)研究與工程應(yīng)用中，往往需要大量的科學(xué)計算，一些科技人員曾經(jīng)嘗試使用傳統(tǒng)的高級語言Basic、Fortran及C語言編寫程序，以減輕工作量。但編制程序需要掌握高級語言的語法，還要對各種算法進(jìn)展了解，這對大多數(shù)科技人員來說是不大現(xiàn)實的，而且也是沒有沒有必要的。MATLAB正是在這一應(yīng)用要求背景下產(chǎn)生的數(shù)學(xué)類科技應(yīng)用軟件。它具有的頂尖的數(shù)值計算功能、強(qiáng)大的圖形可視化功能及簡潔易學(xué)的“科學(xué)便捷式〞工作環(huán)境和編程語言，從根本上滿足了科技人員對工程數(shù)學(xué)計算的要求，并將科技人員從繁重的數(shù)學(xué)運算中解放出來，因而越來越受到廣闊科技工作者的普遍歡送[1]。MATLAB是matrix和laboratory前三個字母的縮寫，意思是“矩陣實驗室〞，是MathWorks公司推出的數(shù)學(xué)類科技應(yīng)用軟件。其Dos版本〔MATLAB1.0〕發(fā)行于1984年，現(xiàn)已推出了Windows版本〔MATLAB5.3〕。經(jīng)過十多年的不斷開展與完善，MATLAB已開展成為由MATLAB語言、MATLAB工作環(huán)境、MATLAB圖形處理系統(tǒng)、MATLAB數(shù)學(xué)函數(shù)庫和MATLAB應(yīng)用程序接口五大局部組成的集數(shù)值計算、圖形處理、程序開發(fā)為一體的功能強(qiáng)大的系統(tǒng)。MATLAB由“主包〞和三十多個擴(kuò)展功能和應(yīng)用學(xué)科性的工具箱〔Toolboxs〕組成。目前，MATLAB已經(jīng)成為國際上最流行的電子仿真計算機(jī)輔助設(shè)計的軟件工具，現(xiàn)在的MATLAB已經(jīng)不僅僅是一個“矩陣實驗室〔MatrixLaboratory〕〞，它已經(jīng)成為一種實用的、全新的計算機(jī)高級語言。正是由于MATLAB在數(shù)值計算及符號計算等方面的強(qiáng)大功能，使MATLAB一路領(lǐng)先，成為數(shù)學(xué)類科技應(yīng)用軟件中的佼佼者。目前，MATLAB已成為國際上公認(rèn)的最優(yōu)秀的科技應(yīng)用軟件。MATLAB的上述特點，使它深受工程技術(shù)人員及科技專家的歡送，并很快成為應(yīng)用學(xué)科計算機(jī)輔助分析、設(shè)計、仿真、教學(xué)等領(lǐng)域不可缺少的根基軟件。1MATLAB簡介1.1MATLAB語言功能MATLAB是一個高精度的科學(xué)計算語言，它將計算、可視化編程結(jié)合在一個容易使用的環(huán)境中，在這個環(huán)境中，用戶可以把提出的問題和解決問題的方法用熟悉的數(shù)學(xué)符號表示出來，它的典型使用包括：〔1〕數(shù)學(xué)和計算；〔2〕運算法則；〔3〕建模、仿真；〔4〕數(shù)值分析、研究和可視化；〔5〕科學(xué)的工程圖形；〔6〕應(yīng)用程序開發(fā)，包括創(chuàng)立圖形用戶接口。1.2MATLAB語言特點MATLAB是一個交互式系統(tǒng)，他的根本數(shù)據(jù)單元是數(shù)組，這個數(shù)組不要求固定的大小，因此可以讓用戶解決許多技術(shù)上的問題，特別是那些包含矩陣和矢量運算的問題。MATLAB的指令表達(dá)與數(shù)學(xué)、工程中常用的習(xí)慣形式相似，與C、Fortran、等高級語言相比，它的語法規(guī)則更簡單、表達(dá)更符合工程習(xí)慣，正因為如此，人們用MATLAB語言編寫程序就猶如在便箋上書寫公式和求解，因而MATLAB被稱為“便箋式〞的科學(xué)工程語言。MATLAB的最重要特征使他擁有解決特定應(yīng)用問題的程序組，也就是TOOLBOX(工具箱)，如信號處理工具箱，控制系統(tǒng)工具箱、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)工具箱、模糊邏輯工具箱、通信工具箱和數(shù)據(jù)采集工具箱等許多專用工具箱，對大多數(shù)用戶來說，要想靈活、高效地運用這些工具箱，通常都需要學(xué)習(xí)相應(yīng)的專業(yè)知識。此外，開放性也許是MATLA最重要和最受歡送的特點之一。除內(nèi)部函數(shù)外，所有的MATLAB主要文件和各工具箱文件都是可讀的、可改的源文件，因為工具箱實際上是有一組復(fù)雜的MATLAB函數(shù)〔M文件〕組成，它擴(kuò)展了MATLAB的功能，用以解決待定的問題，因此用戶可以通過對源文件進(jìn)展修改和參加自己編寫的文件去構(gòu)建新的專用工具箱。2常用連續(xù)時間信號的時域波形連續(xù)信號又稱為模擬信號，其信號存在于整個時間范圍內(nèi)，包括單位階躍信號，單位沖激信號，正弦信號，實指數(shù)信號，虛指數(shù)信號，復(fù)指數(shù)信號。2.1單位階躍信號單位階躍信號的定義如下：u單位階躍信號的Matlab實現(xiàn)程序見附錄，其信號圖如下：圖2.1單位階躍信號2.2單位沖激信號在連續(xù)時間系統(tǒng)中，單位沖激是一種重要的信號。任何一種模擬信號都能通過沖激給予近似，通過系統(tǒng)對沖激輸入的響應(yīng)可以求的所有其他輸入信號的響應(yīng)。單位沖激信號δ〔t〕也稱為狄拉克〔Dirac〕分布，定義如下：-∞第一個條件說明δ（t）特別需要指出的是，δ（t）在t=0點的值δ（0t=1/A=1/50，單位脈沖δ（圖2.2單位沖激信號2.3正弦信號正弦信號和余弦信號二者僅在相位上相差π/2，經(jīng)常統(tǒng)稱為正弦信號，一般寫作f或f或f幅度A=3，頻率f=5，相移φ=1的正弦信號其Matlab實現(xiàn)程序見附錄，其信號圖如下：圖2.3正弦信號2.4實指數(shù)信號實指數(shù)信號可由下面的表達(dá)式來表示：f式中e是自然數(shù)2.718…，a和A是實數(shù)。假設(shè)a>0，信號將隨時間而增長，假設(shè)a<0，信號將隨時間而衰減，假設(shè)a=0，信號不隨時間而變化，成為直流信號。常數(shù)A表示指數(shù)信號在t=0點的初始值。A=3，a=0.5的實指數(shù)信號ft=3e圖2.4實指數(shù)信號2.5虛指數(shù)信號虛指數(shù)信號可由下面的表達(dá)式來表示：fA=2，ω=π/4的虛指數(shù)信號ft=A圖2.5虛指數(shù)信號2.6復(fù)指數(shù)信號復(fù)指數(shù)信號可由下面的表達(dá)式來表示：fA=1，a=-1，ω=10的復(fù)指數(shù)信號ft=Ae圖2.6復(fù)指數(shù)信號3連續(xù)時間信號的時域運算在信號的傳輸和處理過程中往往需要進(jìn)展信號的運算，它包括信號的相加、相乘、數(shù)乘、微分、積分。3.1相加要實現(xiàn)兩信號的相加，即f〔t〕=f1〔t〕+f2〔t〕f1〔t〕為單位階躍信號，f2〔t〕為正弦信號，兩信號相加的實現(xiàn)程序加附錄，其信號圖如下：圖3.1相加3.2相乘要實現(xiàn)兩信號的相乘，即f〔t〕=f1〔t〕*f2〔t〕f1〔t〕為單位階躍信號，f2〔t〕為正弦信號，兩信號相乘的實現(xiàn)程序加附錄，其信號圖如下：圖3.2相乘3.3數(shù)乘要實現(xiàn)信號的數(shù)乘，即f〔t〕=A*f1〔t〕A=2，f1〔t〕為單位階躍信號，信號數(shù)乘的實現(xiàn)程序加附錄，其信號圖如下：圖3.3數(shù)乘3.4微分微分即求信號的導(dǎo)數(shù)。對函數(shù)f〔t〕=t2求一階微分的實現(xiàn)程序見附錄，其信號圖如下：圖3.4微分3.5積分對f〔t〕=t2函數(shù)的一次積分的實現(xiàn)程序見附錄，其信號圖如下：圖3.5積分4連續(xù)時間信號的時域變換4.1反轉(zhuǎn)信號的反轉(zhuǎn)就是將信號的波形以某軸為對稱軸翻轉(zhuǎn)180?，將信號f〔t〕中的自變量t替換成-t即可得到其反轉(zhuǎn)信號。信號f〔t〕=t的反轉(zhuǎn)實現(xiàn)程序見附錄，其信號圖如下：圖4.1反轉(zhuǎn)4.2時移實現(xiàn)連續(xù)時間信號的時移即f〔t-t0〕或者f〔t+t0〕，常數(shù)t0>0。正弦信號的時移實現(xiàn)程序見附錄，其信號圖如下：圖4.2時移4.3展縮信號的展縮即將信號f〔t〕中的自變量t替換為at，a≠0。正弦信號的展縮實現(xiàn)程序見附錄，其信號圖如下：圖4.3展縮4.4倒相連續(xù)信號的倒相是指將信號f(t)以橫軸為對稱軸對折得到-f(t)。正弦信號的展縮實現(xiàn)程序見附錄，其信號圖如下：圖4.4倒相4.5綜合變化將f(t)=sin(t)/t通過反褶、移位、尺度變換由f(t)的波形得到f(-2t+3)的波形。該變化的實現(xiàn)程序見附錄，其信號圖如下：圖4.5綜合變化5連續(xù)時間信號簡單的時域分解5.1信號的交直流分解信號的交直流分解即將信號分解成直流分量和交流分量兩局部之和，其中直流分量定義為fD〔t〕=f（交流分量定義為fA〔t〕=f〔t〕-fD〔t〕例如對函數(shù)f〔t〕=sin〔t〕+2進(jìn)展交直流分解。MATLAB命令見附錄，分解波形圖如圖5.1所示圖5.1信號的交直流分解5.2信號的奇偶分解信號的奇偶分解即將信號分解成偶分量和奇分量兩局部之和，偶分量定義為fe〔t〕=fe〔-t〕奇分量定義為fo〔t〕=-fo〔-t〕則任意信號f〔t〕可寫成f上式第一局部是偶分量，第二局部是奇分量，即ff例如對函數(shù)f〔t〕=sin〔t-0.1〕+t進(jìn)展交直流分解。MATLAB命令見附錄，分解波形圖如圖5.2所示圖5.2奇偶分解6連續(xù)時間系統(tǒng)的卷積積分的仿真波形卷積積分在信號與線形系統(tǒng)分析中具有非常重要的意義，是信號與系統(tǒng)分析的根本方法之一。連續(xù)時間信號f1(t)和f2(t)的卷積積分〔簡稱為卷積〕f(t)定義為：f(t)=f1(t)*f2(t)=-∞∞f1(t)f2(t-τ由此可得到兩個與卷積相關(guān)的重要結(jié)論，即是：〔1〕f(t)=f1(t)*δ(t)，，即連續(xù)信號可分解為一系列幅度由f(t)決定的沖激信號δ(t)及其平移信號之和；〔2〕線形時不變連續(xù)系統(tǒng)，設(shè)其輸入信號為f(t)，單位響應(yīng)為h(t)，其零狀態(tài)響應(yīng)為y(t)，則有：y(t)=f(t)?h(t)。用MATLAB實現(xiàn)連續(xù)信號f1(t)與f2(t)卷積的過程如下：〔1〕將連續(xù)信號f1(t)與f2(t)以時間間隔?進(jìn)展取樣，得到離散序列f1(k?)和f2(k?)；〔2〕構(gòu)造與f1(k?)和f2(k?)相對應(yīng)的時間向量k1和k2；〔3〕調(diào)用conv()函數(shù)計算卷積積分f(t)的近似向量f(n?)；〔4〕構(gòu)造f(n?)對應(yīng)的時間向量k。卷積實現(xiàn)程序見附錄。例一：圖6.1例一實現(xiàn)程序如下：p=0.1;k1=0:p:2;f1=0.5*k1;k2=k1;f2=f1;[f,k]=sconv(f1,f2,k1,k2,p)例二：圖6.2例二實現(xiàn)程序如下：p=0.1;k1=0:p:2;f1=rectpuls(k1-1,length(k1));k2=k1;f2=f1;[f,k]=sconv(f1,f2,k1,k2,p)7連續(xù)時間系統(tǒng)的沖激響應(yīng)、階躍響應(yīng)的仿真波形對于連續(xù)時間系統(tǒng)，求解系統(tǒng)的沖激響應(yīng)h(t)和階躍響應(yīng)g(t)對我們進(jìn)展連續(xù)系統(tǒng)的分析具有非常重要的意義。MATLAB為用戶提供了專門用于求連續(xù)系統(tǒng)沖激響應(yīng)和階躍響應(yīng)并繪制其時域波形的函數(shù)impulse〔〕和step〔〕。在調(diào)用impulse〔〕和step〔〕函數(shù)時，我們需要用向量來對連續(xù)時間系統(tǒng)進(jìn)展分析。設(shè)描述連續(xù)系統(tǒng)的微分方程為：i=0nAiy(i)(t)=j=0nB則我們可用向量A和B來表示該系統(tǒng)，即：A=[AN,AN-1,……A1,A0]B=[BN,BN-1,……B1,B0]注意，向量A和B的元素一定要以微分方程中時間求導(dǎo)的降冪次序來排列，且缺項要用0來補(bǔ)齊。例如，對微分方程yt+3yt+2yt7.1impulse〔〕函數(shù)函數(shù)impulse〔〕將繪出由向量a和b表示的連續(xù)系統(tǒng)在指定時間范圍內(nèi)的沖激響應(yīng)h(t)的時域波形圖，并能求出指定時間范圍內(nèi)沖激響應(yīng)的數(shù)值解。impulse〔〕函數(shù)有如下四種調(diào)用格式：〔1〕impulse(b,a)：該調(diào)用格式以默認(rèn)方式繪出向量A和B定義的連續(xù)系統(tǒng)的沖激響應(yīng)的時域波形。例如描述連續(xù)系統(tǒng)的微分方程為y運行如下MATLAB命令：a=[156];b=[32];impulse(b,a);則繪出系統(tǒng)的沖激響應(yīng)波形，如圖7.1.1所示。圖7.1.1連續(xù)系統(tǒng)的沖激響應(yīng)1〔2〕impulse(b,a,t)：繪出系統(tǒng)在0～t時間范圍內(nèi)沖激響應(yīng)的時域波形。對上例，假設(shè)運行命令impulse(b,a,10)，則繪出系統(tǒng)在0～10秒范圍內(nèi)沖激響應(yīng)的時域波形，如圖7.1.2所示.圖7.1.2連續(xù)系統(tǒng)的沖激響應(yīng)2〔3〕impulse(b,a,t1:p:t2)：繪出在t1~t2時間范圍內(nèi)，且以時間間隔p均勻取樣的沖激響應(yīng)波形。對上例，假設(shè)運行命令impulse(b,a,1:0.1:2)，則繪出1～2秒內(nèi)，每隔0.1秒取樣的沖激響應(yīng)的時域波形，如圖7.1.3所示?！?〕y=impulse(b,a,t1:p:t2)：不繪出波形，而是求出系統(tǒng)沖激響應(yīng)的數(shù)值解。對上例，假設(shè)運行命令y=impulse(b,a,0:0.2:2)，則運行結(jié)果為：y=3.00001.16040.3110-0.0477-0.1726-0.1928-0.1716-0.1383-0.1054-0.0777-0.0559圖7.1.3連續(xù)系統(tǒng)的沖激響應(yīng)37.2step〔〕函數(shù)step〔〕函數(shù)可繪出連續(xù)系統(tǒng)的階躍響應(yīng)g(t)在指定時間范圍的時域波形并能求出其數(shù)值解，和impulse〔〕函數(shù)一樣也有四種調(diào)用格式?！?〕step(b,a)：該調(diào)用格式以默認(rèn)方式繪出向量A和B定義的連續(xù)系統(tǒng)的階躍響應(yīng)的時域波形。例如描述連續(xù)系統(tǒng)的微分方程為y運行如下MATLAB命令：a=[156];b=[32];step(b,a);則繪出系統(tǒng)的階躍響應(yīng)波形，如圖7.2.1所示。圖7.2.1連續(xù)系統(tǒng)的階躍響應(yīng)1〔2〕step(b,a,t)：繪出系統(tǒng)在0～t時間范圍內(nèi)階躍響應(yīng)的時域波形。對上例，假設(shè)運行命令step(b,a,10)，則繪出系統(tǒng)在0～10秒范圍內(nèi)階躍響應(yīng)的時域波形，如圖7.2.2所示.圖7.2.2連續(xù)系統(tǒng)的階躍響應(yīng)2〔3〕step(b,a,t1:p:t2)：繪出在t1~t2時間范圍內(nèi)，且以時間間隔p均勻取樣的階躍響應(yīng)波形。對上例，假設(shè)運行命令step(b,a,1:0.1:2)，則繪出1～2秒內(nèi)，每隔0.1秒取樣的階躍響應(yīng)的時域波形，如圖7.2.3所示。圖7.2.3連續(xù)系統(tǒng)的階躍響應(yīng)3〔4〕y=step(b,a,t1:p:t2)：不繪出波形，而是求出系統(tǒng)階躍響應(yīng)的數(shù)值解。對上例，假設(shè)運行命令y=step(b,a,0:0.2:2)，則運行結(jié)果為：y=00.3930.5290.5500.5250.4880.4510.4200.3960.3770.3648連續(xù)時間系統(tǒng)對正弦信號、實指數(shù)信號的零狀態(tài)響應(yīng)的仿真波形MATLAB中的函數(shù)lsim〔〕能對微分方程描述的LTI連續(xù)時間系統(tǒng)的響應(yīng)進(jìn)展仿真。該函數(shù)能繪制連續(xù)時間系統(tǒng)在指定的任意時間范圍內(nèi)系統(tǒng)響應(yīng)的時域波形圖，還能求出連續(xù)時間系統(tǒng)在指定的任意時間范圍內(nèi)系統(tǒng)響應(yīng)的數(shù)值解，函數(shù)lsim〔〕的調(diào)用格式如下：lsim(b,a,x,t)在該調(diào)用格式中，a和b是由描述系統(tǒng)的微分方程系統(tǒng)決定的表示該系統(tǒng)的兩個行向量。x和t則是表示輸入信號的行向量，其中t為表示輸入信號時間范圍的向量，x則是輸入信號在向量t定義的時間點上的抽樣值。該調(diào)用格式將繪出向量b和a所定義的連續(xù)系統(tǒng)在輸入量為向量x和t所定義的信號時，系統(tǒng)的零狀態(tài)響應(yīng)的時域仿真波形，且時間范圍與輸入信號一樣。8.1正弦信號的零狀態(tài)響應(yīng)描述某連續(xù)時間系統(tǒng)的微分方程為r當(dāng)輸入信號為et=sinMATLAB命令如下：clc;a=[1,2,1];b=[1,2];p=0.5;t=0:p:5;x=sin(2*pi*t);lsim(b,a,x,t);holdon;p=0.2;t=0:p:5;x=sin(2*pi*t);lsim(b,a,x,t);p=0.01;t=0:p:5;x=sin(2*pi*t);lsim(b,a,x,t);holdoff;圖8.1正弦信號的零狀態(tài)響應(yīng)8.2實指數(shù)信號的零狀態(tài)響應(yīng)描述某連續(xù)時間系統(tǒng)的微分方程為r當(dāng)輸入信號為et=eMATLAB命令如下：clc;a=[1,2,1];b=[1,2];p=0.5;t=0:p:5;x=exp(-2*t);lsim(b,a,x,t);holdon;p=0.3;t=0:p:5;x=exp(-2*t);lsim(b,a,x,t);p=0.01;t=0:p:5;x=exp(-2*t);lsim(b,a,x,t);holdoff;圖8.2實指數(shù)信號的零狀態(tài)響應(yīng)圖8.1、8.2中藍(lán)線、綠線、紅線分別代表p=0.5、p=0.3、p=0.01。顯然可以看出，函數(shù)lsim〔〕對系統(tǒng)響應(yīng)進(jìn)展仿真的效果取決于向量t的時間間隔的密集程度。圖8.1、8.2繪出了上述系統(tǒng)在不同抽樣時間間隔時函數(shù)lsim〔〕仿真的情況，可見抽樣時間間隔越小仿真效果越好。9小結(jié)即心得體會本次課程設(shè)計至此已經(jīng)接近尾聲，一周的時間雖然很短暫，但在這一個星期的設(shè)計過程中收獲頗多。設(shè)計的核心內(nèi)容就是利用MATLAB強(qiáng)大的圖形處理功能，符號運算功能以及數(shù)值計算功能，實現(xiàn)連續(xù)時間周期信號頻域分析的仿真波形。整個設(shè)計過程中首先對所學(xué)的信號與系統(tǒng)與數(shù)字信號處理有了更深的了解，比方傅立葉級數(shù)、信號頻譜等；其次，實現(xiàn)過程是通過MATLAB軟件完成的，MATLAB的圖形功能強(qiáng)大，具有良好的人機(jī)界面，此次設(shè)計過程中熟練了MATLAB的編程，掌握了很多函數(shù)的作用及使用方法；最后，通過此次課程設(shè)計，我對設(shè)計所用到的軟件MATLAB有了更加深刻地了解，MATLAB不管在數(shù)值計算方面的功能很強(qiáng)大，而且其圖形仿真功能更能滿足各個領(lǐng)域的需要，因此我們以后更要經(jīng)常運用MATLAB軟件，使其成為自己不可或缺的工具。在寫相關(guān)源程序的時候，我還收索了大量的網(wǎng)站，在網(wǎng)上收索了很多關(guān)于MATLAB的資料。在這個過程中我發(fā)現(xiàn)網(wǎng)上有很多有用的知識。以后應(yīng)該多注意，充分合理的利用網(wǎng)絡(luò)，通過網(wǎng)絡(luò)來學(xué)習(xí)東西。在收集資料的階段我復(fù)習(xí)了數(shù)字信號系統(tǒng)處理里的相關(guān)知識。對以前的理論知識有了更進(jìn)一步的認(rèn)識和理解。通過這次課程設(shè)計我還對mathtype數(shù)學(xué)公式編輯器有了一定的了解，并且會用它編輯公式。對word也有了進(jìn)一步的掌握。雖然我順利完成了課程設(shè)計的要求，但是我感覺到我對MATLAB的理解我掌握還停留在比擬淺的層次。要想真正掌握它還需要繼續(xù)努力學(xué)習(xí)它。這次課程設(shè)計也使我明白了在知識的領(lǐng)域里我還有很多很多的缺乏，并且再一次的深深的體會到理論和實踐之間還有很到的差異。在以后的學(xué)習(xí)中應(yīng)該多多的注意實踐知識的訓(xùn)練和積累。在以后的學(xué)習(xí)生活中要不斷的開拓自己的動手能力，不斷的訓(xùn)練自己的動手能力。這次課程設(shè)計讓我深深的明白了自己以后該做什么，該怎么去做。致謝感謝學(xué)校給我們這次MATLAB課程設(shè)計的時機(jī)，不僅讓我們更加學(xué)會了MATLAB的強(qiáng)大圖形處理方法，掌握了MATLAB的編程技術(shù)，而且也鍛煉了我們的動手能力。通過這次課設(shè)讓我明白了理論聯(lián)系實踐的重要性，書本上的理論知識學(xué)了不少，我們必須得應(yīng)用到實踐當(dāng)中，做到學(xué)以致用，這樣我們才能有不斷的創(chuàng)新。這次課程設(shè)計也感謝指導(dǎo)教師在設(shè)計過程中的輔導(dǎo)以及同學(xué)們的幫助。沒有他們的幫助我不會那么快抑制那些困難，也不會這么快學(xué)到這么多的知識。參考文獻(xiàn)陳懷琛，吳大正，高西全.MATLAB及在電子信息課程中的應(yīng)用[Z].北京：電子工業(yè)出版社，2005劉泉，江雪梅.信號與系統(tǒng)[Z].北京：高等教育出版社，2006劉泉，闕大順，郭志強(qiáng).數(shù)字信號處理原理與實現(xiàn)[Z].北京：電子工業(yè)出版社，2009梁虹.信號與系統(tǒng)分析及MATLAB實現(xiàn)[Z].北京：電子工業(yè)出版社，2002羅建軍.MATLAB教程[Z].北京：電子工業(yè)出版社，2005施陽.MATLAB語言工具箱--ToolBox實用指南.西安：西北工業(yè)大學(xué)出版社，1999鄧微.MATLAB函數(shù)速查手冊.北京：人民郵電出版社，2010附錄階躍信號clc;t=-0.5:0.001:1;t0=0;u=stepfun(t,t0);plot(t,u);axis([-0.51-0.21.2])沖激信號clc;t=-3:0.01:3;y=(t==0);plot(t,y);正弦信號clc;t=-0.5:0.001:1;A=3;f=5;fai=1;u=A*sin(2*pi*f*t+fai);plot(t,u)axis([-0.51-3.23.2])實指數(shù)信號clc;t=0:0.002:3;A=3;a=0.5;u=A*exp(a*t);plot(t,u)axis([-0.23.1-0.214])虛指數(shù)信號clc;t=0:0.001:15;a=2;w=pi/4;z=a*exp(i*w*t);subplot(2,2,1),plot(t,real(z)),axis([0,15,-2.5,2.5]),title('實部')subplot(2,2,3),plot(t,imag(z)),axis([0,15,-2.5,2.5]),title('虛部')subplot(2,2,2),plot(t,abs(z)),axis([0,15,1.5,2.5]),title('模')subplot(2,2,4),plot(t,angle(z)),axis([0,15,-4,4]),title('相角')復(fù)指數(shù)信號clc;t=0:0.01:3;a=-1;A=1；b=10;z=A*exp((a+i*b)*t);subplot(2,2,1),plot(t,real(z)),title('實部')subplot(2,2,3),plot(t,imag(z)),title('虛部')subplot(2,2,2),plot(t,abs(z)),title('模')subplot(2,2,4),plot(t,angle(z)),title('相角')相加clc;t=-0.5:0.0001:2.5;t0=1;u=stepfun(t,t0);y=sin(2*pi*t);f=y+u;plot(t,f)axis([-0.52.5-1.52.5])相乘clc;t=0:0.0001:3;t0=1;u=stepfun(t,t0);y=sin(2*pi*t);f=u.*y;plot(t,f);axis([03-1.51.5]);數(shù)乘clc;t=0:0.0001:3;a=2;t0=1;u=stepfun(t,t0);f=a*u;plot(t,f);axis([0302.5]);微分clc;t=-1:0.02:1;g=t.*t;d=diff(g);subplot(211);plot(t,g,'-');subplot(212);plot(d,'-');積分clc;t=-1:0.2:1;symst;f=t*t;g=int(f);subplot(211);ezplot(f);subplot(212);ezplot(g);反轉(zhuǎn)clc;t=-1:0.2:1;f=t;g=fliplr(f);h=flipud(f);subplot(311);plot(t,f);axis([-11-11]);title('原函數(shù)');subplot(312);plot(t,g);axis([-11-11]);title('左右反轉(zhuǎn)');subplot(313);plot(t,h);axis([-11-11]);title('上下反轉(zhuǎn)');時移clc;t=0:0.0001:2;y=sin(2*pi*t);y1=sin(2*pi*(t-0.2));plot(t,y,'-',t,y1);axis([02-1.51.5]);展縮clc;t=0:0.0001:2;a=2;y=sin(2*pi*t);y1=subs(y,t,a*t);subplot(211);ezplot(y);subplot(212);ezplot(y1);倒相clc;t=0:0.0001:2;y=sin(2*pi*t);y1=-y;subplot(211);plot(t,y);axis([02-1.51.5]);subplot(212);plot(t,y1);axis([02-1.51.5]);綜