实验二 连续时间系统的频率响应.docx

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实验二连续时间系统的频率响应

实验二　连续时间系统得频率响应

龚小川

一.实验目得：

1、进一步加深对连续时间系统频率响应理解;

2.掌握借助计算机计算任意连续时间系统频率响应得方法。

二.实验原理

１、本实验得基本内容就就是将系统函数得幅频特性曲线以及相频特性曲线给画出来。

而系统函数，令,则

即（１）计算所有零点模之积及极点模之积,两者之商即为得幅度；

（2）计算所有零点相角之与及极点相角之与,两者之差即为得相角。

2、通过零极点图通过几何得方法来计算,而且通过零极点图可以迅速地判断系统得滤波特性。

通过零极点图进行计算得方法就是:

（1）在Ｓ平面上标出系统得零极点位置；

（2）选择Ｓ平面得坐标原点为起始点,沿虚轴向上移动,计算此时各极点与零点

与该点得膜与夹角;

（３）将所有零点得模相乘,再除以各极点得模,得到对应频率处得幅频特性得值；

（4）将所有零点得幅角相加，减去各极点得幅角,得到对应频率处得相角。

三.实验流程图

j>m?

否

就是

输出temp1,即

为零点相角之与

令j=0,temp1=0

i>n?

否

就是

输出temp2,即

为极点相角之与

令i=0,temp2=0

输出temp1-temp2,极为H（s）之相角

四.实验代码

＃include＂stdiｏ、h"

#includｅ　"math、h＂

#ｉnｃlｕｄe　"ｇｒaｐhiｃｓ、h"

float　ａtannｅw（ｆｌoａtｔ1，ｆｌoaｔt2）；

ｉｎtmａiｎ（）

｛

floａtz[10][２],p［10][2],out[１00][3],f[5０］;

　ｉｎtａ，ｉout;

int　i,iｔemp，ｋ,ktemｐ,j，m,n;

ﻩfloatw,temp１，tｅmp２,prew,pｒetｅmｐ1,prｅteｍp2,ptemｐ,h,fouｔ;

ﻩintgdriver,gｍoｄe=0;

ﻩchａrｓ［1０]；

　ｇdriveｒ=0;

　/**／

for（ｉ=０;i<=10；ｉ++）

{

　a=scａｎf（"%f　％ｆj",＆ｚ［i][0］,&ｚ［i][1]）；

ﻩ　　　if（a!

=0）；

elｓe

ﻩ{

ﻩｆflｕsh（stdｉｎ）;/*清空输入缓冲区,使得第二个scanf不被忽略＊/

　for（k=0;ｋ<=10;k+＋）

ﻩﻩ{

　　　ａ=ｓcaｎｆ（＂%f％fj＂,&p[ｋ］[0],＆p[k］[１］）；

　　　　　ｉｆ（a！

=0）;

　　　elsｅ

ﻩﻩﻩbｒeａk;

ﻩ｝

ﻩｂreaｋ;

ﻩ}

ﻩ｝

／**/

ﻩiｎｉtgrａpｈ（＆gｄriveｒ，&gｍodｅ,＂e:

\\tｃ\\ｂgi＂）；

ﻩsｅtbkcolor（10）；

　sｅtcolor（４）;

setｌinestyle（1,0,１）；　

　　rectanｇle（50,２0，６０0,４20）;

　for（pteｍｐ=2０；pteｍp<＝420;ptemｐ=pｔｅmp+50）

　　liｎe（50，pteｍp,600,pｔemp）;

ｆor（ｐtｅｍｐ=５０;ｐtemp<=600;ptｅmp=ptemp+50）

　　liｎｅ（ptemp,20，ptemｐ,420）；

　setlinｅstyｌe（0,0,1）；

　　setcｏｌor

（1）;

line（2０0,20,200，420）;

　lｉne（50,420，600,420）;

liｎe（200,20,190，3０）;

　　　line（２0０，2０,210,３0）;

　　ouｔtｅｘｔxy（２10，30,"A"）;

linｅ（600，4２０,５90，410）;

　ｌiｎｅ（６00,42０,59０，４30）;

　ouｔteｘtｘy（6００,43０,"ｗ"）;

　　fｏr（iouｔ=0；ｉoｕt<=5;iｏuｔ++）

　{

　sprintｆ（ｓ,"％d＂,iｏuｔ）；

outｔｅxtxy（ioｕt*5０＋２00,４３０,s）;

｝

ｆor（fout=1、0；ｆout<＝8；ｆｏut=fouｔ+1）

{

　ﻩｓｐｒiｎtf（ｓ,"%．1f",fｏuｔ/10）;

　ouｔtｅxｔxy（1７０,４２0－fouｔ＊5０,s）;

}

setcolor（4）;

/*prinｔf（"ｗ幅度　　　　相角＼n"）；＊/

ﻩfor（ｗ=0,j＝０;ｗ<=5、0;j＋+）

{

ﻩﻩｔemp1=1;

　　　for（iteｍp＝0;itemｐ<=i-1;itemp+＋）

ﻩﻩﻩtemｐ1=temｐ1＊sqrt（ｚ[ｉteｍp][0]*z[itemp]［0]+（z[ｉｔｅmｐ]［1]－ｗ）*（ｚ[ｉｔemｐ][1］－w））;

ﻩｆor（kｔemp＝0；ktemｐ＜=k-1;ktｅmp++）

ﻩﻩﻩtｅmp1=temp1/ｓqrt（p[kｔeｍp][0］*p［ktemp][0]+（p[ｋtemp]［1]-w）*（ｐ［ktemｐ]［１]-ｗ））;ﻩ

　　ｏuｔ［j]［0］=w;

oｕt[ｊ]［１]=temp1；

　　if（ｊ>0）

　　　　　ﻩlinｅ（prew*4０＋200，420-preｔemp1*500,ｗ*40+20０，4２0-ｔｅｍｐ１*5００）；

　　pｒew＝ｗ；

　　preｔemp1=temｐ1;

　w=ｗ+0、1;

}

　　for（ｍ=0;m<=50；m++）

　　｛

　if（ｏuｔ[m］[1]>ｏut［ｍ+１]［１]）

　　ﻩ　breａk;

　　}

　　prinｔf（"%．4f,％f"，ｏｕt[ｍ]［1],out[ｍ][0]）;

　　ｌine（１０0，42０－ｏut［m][1]/ｓqrt

（2）*5０0,５00,４2０-oｕt[m]［1]/sqrt（２）*５00）;

　ｇｅtch（）;

　ｃloｓｅgｒaｐｈ（）;

　　　iniｔgｒａｐh（&gdｒivｅr,＆gｍｏdｅ,"ｅ:

\＼ｔc\\bgi＂）;

　　ｓetbkcｏlor（10）；

　sｅtcoｌor（4）;

　　seｔliｎeｓtyle（1,０，1）；

　rectａngｌe（50，20,600,42０）；

　ｆoｒ（pｔemp=2０;ptemp<=４２０;pｔｅmp=pteｍp+50）

　lｉｎe（５0,ptｅmｐ,60０，ｐtｅmｐ）;

　fｏr（ｐｔｅmp=５0;ｐtemp<=600;pｔｅmｐ=ｐtemｐ+50）

　　lｉne（pｔｅmｐ,20，ptemp，4２０）;

　　for（w=0，j=0;w<=5;j+＋）

{

　temp２=0；

ﻩfor（kｔeｍp=０;ktemp＜＝k－１;ktemp++）

temp２＝temp２-atannew（-p［ｋteｍp］[0］，ｗ－p［ktｅmp][１]）；

ﻩﻩｆoｒ（iteｍp=０;itemp<＝ｉ-1;ｉtemp+＋）

ﻩteｍp２=ｔeｍp2+atannｅw（-z[ｉｔemp][0],w-z［iｔemｐ]［1]）;ﻩ

ﻩｉf（tｅmp2>=１8０）

ﻩｔｅmｐ２=temｐ2-3６0；

ｅlsｅif（tｅｍｐ２<=-180）

ﻩﻩ　temp2＝temｐ2+36０;

ﻩout[j][２]=temp2；ﻩ

ｉf（j>０）

ﻩlｉnｅ（prｅw*50+２00,１8０+pretｅmp2,ｗ*50+2０0，1８0＋ｔｅｍp２）;

ﻩﻩｐrew=w;

pretemp2=ｔemp2;ﻩ

ﻩﻩw=w+0、1；

ﻩ}

getch（）;

　ｃlosｅgrａpｈ（）;

for（j=0；j＜＝５0;j++）

ｐriｎtf（＂%.2ｆ，%.４f,%.2f＊**＂,ｏｕt[j］[0],out[j][1],oｕt[j][2]）;

priｎｔf（"\ｎ\n"）;

foｒ（n＝0,j=0;ｎ<=50；n++）

　　ﻩｆ[n］=fabs（out[m]［1]/sqrt

（2）-ｏut［ｎ］［1]）;　

for（ｎ=０，ｈ=f[0]，j=０；ｎ<=m;ｎ++）

　{

　ﻩif（h>f[n]）

　　　｛

　　h=f[ｎ];

　ﻩ　ｊ=n;

ﻩ　｝

　}

printf（"Fl＝%．1ｆ\n＂,ｏut[ｊ］［0]）;

　ｆor（n=m,h＝ｆ［0],ｊ＝０;n<＝５0;ｎ＋+）

{

　ｉf（ｈ>ｆ[n]）

　{

　h=f[ｎ];

　　　j＝n;

　ﻩ}

　}

　ｐrｉntｆ（"Fh=%.1f",ｏut［ｊ][０］）;

ｇeｔcｈ（）;

　rｅturn０；

}

floataｔannew（ｆloａtt1,ｆlｏａt　t２）

{

iｆ（t１>０＆&t2>0）

retuｒnａｔan（ｔ2/t１）／3、１4*180;

ﻩｅlsｅif（t1<0＆&ｔ2<0）

rｅtｕrn1８0+atａn（t２/t1）/３、１4＊１80;

ﻩeｌseif（ｔ1＜0&＆t2>0）

return１８0+ａtan（ｔ2／ｔ1）/３、１4*１8０;

ﻩelｓeif（t1>0&&t2＜0）

ﻩretuｒnataｎ（t2/t1）／3、1４*１80;

elsｅif（t１＝=0＆&t2＞0）

return90；

ﻩｅlseｉf（t1=＝0&&ｔ2＜0）

ﻩreturｎ-9０;

ﻩelse　ｉf（t１==0&&t2＝=０）

　retｕrn0;

elｓｅ　if（ｔ１＞0&&t2==0）

return180;

ｅｌseif（t１<0&&ｔ２==０）

ﻩ　ｒeturｎ-180;　　

}

五．实验数据及所绘图形

零点ｚ1=０;极点ｐ１=-1-j,p2＝－1+j

w

|H（ｊｗ）|

φ（jｗ）

w

｜H（ｊw）|

φ（ｊｗ）

0、１

0、0４9999

84、2671

2、6

0、3６８81３

-4２、47３6

0、2

０、0999８

78、４7115

2、7

０、３57１7３

-44、4１37

０、3

0、1４９848

７2、5６59５

2、８

0、３４６06

-4６、2052

0、4

0、199363

66、５0633

２、9

0、335472

-47、86３6

0、5

０、2４8０６9

60、２５９55

３

０、32539６

-4９、4０２３

0、6

0、2９5255

53、８10７５

3、１

0、315814

-50、8334

0、７

0、３3９946

47、16８26

3、2

0、3０6705

-５２、167４

0、8

0、３80９7

40、3675

3、3

0、2９8046

-5３、4１35

0、9

0、４17092

3３、471５９

３、４

0、289812

-54、57９9

１

0、4472１４

26、567

3、５

0、28198１

－55、６739

1、1

0、4705８

19、75４2

3、6

0、274528

-56、7019

１、2

0、48６9２1

13、１３498

3、７

0、267４31

-57、669