MATLAB绘制典型型号波形.docx

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MATLAB绘制典型型号波形

1．实验目的

1.通过实验熟悉MATLAB仿真软件的使用方法；

2.掌握用MATLAB对常用信号（连续信号和离散信号）进行时域、频域、s域以及z域的分析方法，利用绘图命令绘制出典型信号的波形，了解这些信号的基本特征；

3.通过绘制信号运算结果的波形，了解这些信号运算对信号所起的作用。

二．实验设备

1.计算机

2.MATLABR2007a仿真软件

三．实验原理

1.连续时间信号的表示及可视化

所谓连续时间信号，是指自变量的取值范围是连续的，且对于一切自变量的取值。

在MATLAB中连续信号可用向量或符号运算功能来表示。

（1）向量表示法：

对于连续时间信号

，我们可以用两个行向量

和

来表示，其中向量

是形如

的MATLAB命令定义的时间范围向量，

为信号起始时间，

为终止时间，

为时间间隔。

向量

为连续信号

在向量

所定义的时间点上的样值。

然后用plot命令来绘出该信号的时域波形。

plot命令可将点与点间用直线连接，当点与点间的距离很小时，绘出的图形就成了光滑曲线。

（2）符号运算表示法：

如果信号可以用一个符号表达式来表示它，则我们可用ezplot命令绘制出信号的波形。

2.离散时间信号的表示及可视化

一般说来，离散时间信号用

表示，其中变量

为整数，代表离散的采样时间点。

序列

可表示为移位加权的形式，在MATLAB中可用stem命令绘图。

3.连续系统的冲激响应、阶跃响应及MATLAB实现

对LTI连续系统，设其输入信号为

，冲激响应为

，零状态响应为

，则有：

即

包含了连续系统的固有特性，与系统的输入无关。

我们只要知道了系统的冲激响应，即可求得系统在不同输入时产生的输出。

MATLAB中求连续系统冲激响应可应用控制系统工具箱提供的函数impulse以及求阶跃响应可利用函数step，其调用形式为：

式中，t表示计算系统响应的抽样点向量，sys是LTI系统模型。

4.利用MATLAB求LTI连续系统的零状态响应

LTI连续系统可用如下所示的线性常系数微分方程来描述，

如果系统的输入信号及初始状态已知，可用微分方程的经典时域求解方法，求出系统的响应。

MATLAB的函数lism函数能对上述微分方程描述的LTI连续系统的响应进行仿真。

lsim（）函数调用形式为：

式中，t表示计算系统响应的抽样点向量，f是系统输入信号向量，sys是LTI系统模型，用来表示微分方程、差分方程、状态方程。

在求解微分方程时，sys要借助MATLAB中的tf函数来获得，其调用形式为：

式中，b和a分别为微分方程右端和左端各项的系数向量。

4．实验内容及步骤

1、上机实验前，认真阅读实验原理，掌握连续系统响应的MATLAB实现的方法。

2、利用MATLAB相关命令实现以下实验内容。

波形以及源程序：

（1）已知f1（t）=-3k2-5k,f2（t）=4k+3，利用MATLAB计算卷积f1（t）*f2（t）

⑵某连续系统的频率响应为：

H（jw）=4（jw）+2／（jw）3+5（jw）2+6（jw）+1

利用MATLAB绘出该系统的幅频响应|H（jw）|和相频响应

（3）已知信号f（t）=G4（t）,利用MATLAB实现其傅里叶变换。

原程序如下：

（4）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）。

源程序如下：

（5）利用MATLAB求以下有限时宽序列x[n]的傅里叶变换X（ejw）:

已知x[n]=2n（-10

。

（6）已知描述某连续系统的微分方程为：

，试用MATLAB绘出该系统的冲激响应波形h（t），若输入为u（t）=3t+cos（0.1t）,求该系统的零状态响应的波形y（t）。

（7）某离散系统的频率响应为：

H（ejw）=（e2jw+2ejw+1）/（e2jw+2.5ejw+0.6）利用MATLAB画出该系统的幅值谱|H（ejw）|和相位谱|H（ejw）|。

（8）已知A（n）=1（3

B（n）=1（2

在其它情况下，两序列均等于零，求这两个序列的卷积并绘制相应的图形。

源程序如下：

其中kc（自变量序列），c（卷积序列）