《信号与系统》实验指导书MATLAB语言工作环境和基本操作Word格式文档下载.docx
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(1)用于选择当前工作路径。
(2)可以在命令窗口中输入文件名来直接调用工作路径下的文件。
使用MATLAB时获取帮助的两种方法:
(1)直接在命令窗口中输入help函数名或命令;
(2)在帮助窗口中浏览或搜索相应信息。
还可以参考MATLAB的Demo程序来学习MATLAB编程。
2.基本语法
标识符
标识符是标识变量名、常量名、函数名和文件名的字符串的总称。
在MATLAB中,变量和常量的标志符最长允许19个字符;
函数和文件名通常不超过8个字符(受操作系统文件管理器的限制)。
这些字符包括全部的英文字母(区分大小写)、阿拉伯数字和下划线等符号。
标识符的第一个字符必须是英文字母。
(1)变量及其赋值
变量代表一个活若干个内存单元。
变量名必须是以字母开头,后接字母、数字或下划线的字符序列,最多63个字符。
而且区分大小写。
赋值:
变量名=表达式
(2)矩阵及其赋值
最简单的矩阵建立方法就是直接输入矩阵的元素。
具体方法是:
将矩阵的所有元素用方括号括起来,按矩阵行的顺序输入各元素,同一行的各元素之间用空格或逗号分隔,不同行的元素之间用分号分隔。
(3)数组及其赋值
数组通常是指单行或单列的矩阵。
MATLAB提供两种为等间隔数组赋值的简易方法。
①用两个冒号组成等增量语句,其格式为:
t=[初值:
增量:
终值]或者t=初值:
终值。
②用linspace函数。
调用格式为:
linspace(初值,终值,点数)。
如:
(4)元素群的四则运算和幂次运算
元素群运算也就是矩阵中所有元素按照单个元素进行运算。
在运算符*、/、\、^前加上一个点符号“.”,就表示做元素群运算。
参与元素群运算的两个矩阵必须是同阶的(只有标量除外,它会自动扩展为同阶矩阵参与运算)。
运算式
输出结果
Z=X.*Y
Z=41018
Z=X.\Y
Z=4.00002.50002.0000
Z=X.^Y
Z=132729
Z=X.^2
Z=149
Z=2.^[XY]
Z=248163264
运算符
MATLAB中的数学运算符
名称
说明
+-
矩阵加,矩阵减
*
矩阵乘
/\
矩阵右除,矩阵左除
^
矩阵求幂
.*.^
群乘,群求幂
./.\
数组右除,数组左除
'
.'
共轭转置,转置
=
赋值
MATLAB中的比较和逻辑运算符
==
等于
~=
不等于
>
大于,大于等于
<
<
小于,小于等于
&
与
|
或
~
非
xor(a,b)
a和b异或
any(a)
a中有元素非零则为真
all(a)
a中所有元素都非零则为真
3.M文件及程序调试
三、主要实验仪器及材料
微型计算机、Matlab6.5以上版本的编程环境。
四、实验内容
1.熟悉MATLAB开发环境和常用菜单的使用方法;
了解help功能使用方法。
2.赋值一个4阶矩阵,使其主对角线上预算都为0,与主对角线相邻元素都为1,其余为2;
3.编写一个m文件,求自然数前N项和。
N=100。
五、思考题
1.MATLAB的文件名和变量名有何要求?
2.如何绘制双坐标系?
六、实验报告要求
1.简述实验原理及目的。
2.记录调试运行情况及所遇问题的解决方法。
3.简要回答思考题。
«
信号与系统»
课程实验指导书
实验一常用连续信号的表示
适用专业:
通信工程,电子信息工程学时:
2学时
熟悉MATLAB软件;
利用MATLAB软件,绘制出常用的连续时间信号。
二、实验内容
1.绘制正弦信号
,其中A=1,
,
;
例:
A=1;
w0=2*pi;
phi=pi/6;
t=0:
0.001:
8;
ft=A*sin(w0*t+phi);
plot(t,ft);
gridon;
2.绘制指数信号
调用形式:
A*exp(a*t)
3.绘制矩形脉冲信号,脉冲宽度为2;
调用函数:
rectpuls(t-2*T,2*T)
4.绘制三角波脉冲信号,脉冲宽度为4;
斜度为0.5;
tripuls(t,4,0.5)
5.对上题三角波脉冲信号进行尺度变换,分别得出
6.绘制抽样函数Sa(t),t取值在-3
到+3
之间;
(调用函数sinc)
7.绘制周期矩形脉冲信号,参数自定;
square(2*pi*30*t,75)
8.绘制周期三角脉冲信号,参数自定。
sawtooth(t,0.5)
三、实验设备
586以上计算机,装有MATLAB7.0软件
四、实验原理和方法
上机操作
五、实验步骤
1、打开MATLAB界面,建立新文件。
2、根据实验要求,编写程序。
3、调试运行程序,并修改完善。
4、保存设计成果,撰写实验报告。
六、实验注意事项
爱护机器,遵守规章制度
实验二连续时间系统分析
利用MATLAB软件对系统进行冲激响应、零状态响应、频率响应的求解并领会其物理意义;
掌握周期信号的傅立叶级数系数以及功率谱的计算。
1.一力学系统,其系统微分方程为
,求该系统冲激响应;
sys=tf([10],[12100]);
0.01:
5;
y=impulse(sys,t);
plot(t,y);
2.一系统微分方程为
,若
,求该系统零状态响应;
sys=tf([1],[12100]);
f=10*sin(2*pi*t);
y=lsim(sys,f,t);
3.一系统微分方程为
,求该系统的频率响应(绘出其幅值和相位特性曲线);
a=[13];
b=3;
freqs(b,a);
4.一系统微分方程为
b=[105];
5.计算教材例3-1-2周期三角波信号的傅立叶级数系数并绘出其频谱。
n1=-N:
-1;
c1=-4*j*sin(n1*pi/2)/pi^2./n1.^2;
%计算n=-N到-1时的傅立叶级数系数
c0=0;
%计算n=0到N时的傅立叶级数系数
n2=1:
N;
c2=-4*j*sin(n2*pi/2)/pi^2./n2.^2;
%计算n=1到N时的傅立叶级数系数
cn=[c1c0c2];
stem(n,abs(cn));
stem(n,angle(cn));
6.计算信号
的功率并绘制其功率谱,其中f1=37Hz,f2=219Hz。
ts=0.001;
fs=1/ts;
t=[0:
10];
x=cos(2*pi*47*t)+cos(2*pi*219*t);
p=(norm(x)^2)/length(x);
psd=spectrum(x,1024);
specplot(psd,fs)
实验三连续时间系统的复频域分析
利用MATLAB软件掌握Laplace正变换与反变换,对F(s)进行部分分式展开,求系统函数的零极点并画出零极点分布图,并判断系统是否稳定。
1.求函数
的Laplace变换;
f=sym('
exp(-t)*sin(a*t)'
);
F=laplace(f);
pause
F
2.求
的Laplace反变换;
F=sym('
s^2/(s^2+1)'
ft=ilaplace(F);
3.对
进行部分分式展开;
formatrat;
%将分数以近似的整数之比的形式显示
num=[12];
%num为分子多项式的系数向量
den=[1430];
%den为分母多项式的系数向量
[r,p,k]=residue(num,den);
%r为所得部分分式展开式的系数向量,p为极点,k为分式的直流分量
4.求出系统函数
的零极点并画出零极点分布图;
b=[1-1];
a=[122];
zs=roots(b);
ps=roots(a);
plot(real(zs),imag(zs),'
o'
real(ps),imag(ps),'
kx'
'
markersize'
12);
b=[1-1];
sys=tf(b,a);
pzmap(sys);
5.画出系统函数
的零极点分布图,求出系统的单位冲激响应h(t)和幅频响应
,并判断系统是否稳定。
num=[1];
den=[1221];
sys=tf(num,den);
poles=roots(den);
figure
(1);
%系统函数的零极点分布图
0.02:
10;
h=impulse(num,den,t);
figure
(2);
%系统的单位冲激响应
plot(t,h);
title('
ImpulseRespone'
[H,w]=freqs(num,den);
figure(3);
%系统的幅频响应
plot(w,abs(H));
MagnitudeRespone'
实验四离散时间系统分析
利用MATLAB软件掌握离散信号的表示,学会计算离散信号卷积,求系统的单位函数响应,求系统的零极点并画出零极点分布图,并判断系统是否稳定。
1.绘制单位函数序列;
k=-50:
50;
delta=[zeros(1,50),1,zeros(1,50)];
stem(k,delta);
3.绘制阶跃函数序列;
uk=[zeros(1,50),ones(1,51)];
4.计算序列x[n]={1,2,3,4;
n=0,1,2,3},y[n]={1,1,1,1,1;
n=0,1,2,3,4}的离散卷积;
x=[1,2,3,4];
y=[1,1,1,1,1];
z=conv(x,y);
subplot(3,1,1);
stem(0:
length(x)-1,x);
ylabel('
x[n]'
subplot(3,1,2);
length(y)-1,y);
y[n]'
subplot(3,1,3);
length(z)-1,z);
x[n]*y[n]'
xlabel('
n'
)
5.已知系统y[k]+3y[k-1]+2y[k-2]=f[k],求其单位函数响应,并与理论值h[k]=-(-1)^k+2(-2)^k,k>
=0进行比较;
k=0:
a=[132];
b=[1];
h=impz(b,a,k);
subplot(2,1,1);
stem(k,h);
单位函数响应的近似值'
hk=-(-1).^k+2*(-2).^k;
subplot(2,1,2);
stem(k,hk);
单位函数响应的理论值'
6.画出y[n]-1.25y[n-1]+0.75y[n-2]-0.125y[n-3]=x[n]+0.5x[n-1]的零极点图,并分析其稳定性;
b=[10.5];
a=[1-1.250.75-0.125];
zplane(b,a);
7.画出y[n]+y[n-1]+0.5y[n-2]=x[n]的零极点图,并分析其稳定性;
b=1;
a=[110.5];
8.画出系统函数H(z)=(z^2-z)/(z^2+3z+2)的零极点图,并分析其稳定性。
%x'
scoeff.inthesystemequation
%y'
%zplane为MATLAB中求离散时间系统的零极点分布图的固有函数
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