成都理工大学信号与系统实验报告资料.docx
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成都理工大学信号与系统实验报告资料
信号运算及系统分析实验
摘要
实验的内容：
1、MATLAB应用基础
2、常用信号的表示与计算
3、系统时域分析及MATLAB实现
4、连续系统的频域分析方法
5、连续系统的复频域分析方法
6、离散系统的Z域分析方法
采用的方法：
MATLAB
实验的目标：
让学生具备扎实的信号分析的基本方法和理论。
关键字：
信号的运算；傅里叶变换；拉普拉斯变换；Z变换；Matlab。
第1章信号的时域分析
1.1自定义函数
1.1.1第1个自定义函数
利用MATLAB绘出下列信号的时域波形。
解：
symstk
f1=sym（'（t*t-1）*（heaviside（t+1）-heaviside（t-1））'）
subplot（2,2,1）
ezplot（f1）
title（'f1'）
1.1.2
解：
f2=sym（'exp（-t）*cos（10*pi*t）*（heaviside（t-1）-heaviside（t-2））'）
subplot（2,2,2）
ezplot（f2）
title（'f2'）
1.1.3
解：
k=-5:
0.5:
5
f3=sin（pi*k/4）.*heaviside（k）
subplot（2,2,3）
stem（f3,’filled’）
title（'f3'）
1.1.4
解：
f4=k.*heaviside（-k+2）
subplot（2,2,4）
stem（f4,’filled’）
title（'f4'）
1.2.1第2个自定义函数
已知信号波形，利用MATLAB绘出满足下列需求的信号波形。
解：
symst
f1=sym（'t*heaviside（t）-t*heaviside（t-1）+heaviside（t-1）-heaviside（t-3）'）
subplot（2,3,1）,ezplot（f1）
title（'f（t）'）
f2=subs（f1,t,2-t）
subplot（2,3,2）
ezplot（f2）
title（'f（2-t）'）
1.2.2
解：
f3=subs（f1,t,2*t-2）
f4=-f3
subplot（2,3,3）
ezplot（f4）
title（'f-（2t-2）'）
1.2.3
解：
f5=subs（f1,t,t/3）*heaviside（3-t）
subplot（2,3,4）
ezplot（f5）
title（'f（t/3）u（3-t）'）
1.2.4
解：
f6=int（f1）
subplot（2,3,5）
ezplot（f6）
title（'积分'）
1.3.1第3个自定义函数
已知离散序列波形，试用MATLAB绘出满足下列需求的序列波形。
解：
symsk
k=-2:
3
f1=（k+3）.*（heaviside（k+3）-heaviside（k））+3*（heaviside（k）-heaviside（k-4））
subplot（2,3,1）
stem（f1,'filled'）
title（'f（k）'）
f2=subs（f1,k,k-2）.*heaviside（k）
subplot（2,3,2）
stem（f2,'filled'）
title（'f（k-2）*u（k）'）
1.3.2
解：
f3=subs（f1,k,-k）
subplot（2,3,3）
stem（f3,'filled'）
title（'f（-k）'）
1.3.3
解：
f4=subs（f1,k,-k+2）
subplot（2,3,4）
stem（f4,'filled'）
title（'f（-k+2）'）
1.3.4
解：
f5=subs（f1,k,k-2）.*heaviside（k-2）
subplot（2,3,5）
stem（f5,'filled'）
title（'f（k-2）u（k-2）'）
第2章系统时域分析及MATLAB实现
2.1自定义函数
2.1.1第1个自定义函数
已知连续信号f1（t）与f2（t）,试利用MATLAB绘出f1（t）*f2（t）的时域波形。
解：
function[f,k]=sconv（f1,f2,k1,k2,p）
f=conv（f1,f2）;
f=f*p;
k0=k1
（1）+k2
（2）;
k3=length（f1）+length（f2）-2;
k=k0:
p:
k0+k3*p;
subplot（2,2,1）
plot（k1,f1）
title（'f1（t）'）
xlabel（'t'）
ylabel（'f1（t）'）
subplot（2,2,2）
plot（k2,f2）
title（'f2（t）'）
xlabel（'t'）
ylabel（'f2（t）'）
subplot（2,2,3）
plot（k,f）;
h=get（gca,'position'）;
h（3）=2.5*h（3）;
set（gca,'position',h）
title（'f（t）=f1（t）*f2（t）'）
xlabel（'t'）
ylabel（'f（t）'）
p=0.01;
k1=0:
p:
2;
f1=k1;
k2=k1;
f2=0.5*k2;
[f,k]=sconv（f1,f2,k1,k2,p）
2.1.2
已知序列f1（k）、f2（k）,编写M文件求离散卷积和f1（k）*f2（k），并绘出其波形。
解：
function[f,k]=dconv（f1,f2,k1,k2）
f=conv（f1,f2）;
k0=k1
（1）+k2
（1）;
k3=length（f1）+length（f2）-2;
k=k0:
k0+k3;
subplot（2,2,1）
stem（k1,f1）
title（'f1（k）'）
xlabel（'k'）
ylabel（'f1（k）'）
subplot（2,2,2）
stem（k2,f2）
title（'f2（k）'）
xlabel（'k'）
ylabel（'f2（k）'）
subplot（2,2,3）
stem（k,f）;
h=get（gca,'position'）;
h（3）=2.5*h（3）;
set（gca,'position',h）
title（'f（k）=f1（k）*f2（k）'）
xlabel（'k'）
ylabel（'f（k）'）
f1=[0,1,2,3,3,3,3,0,0];
k1=-3:
5;
f2=[0,1,2,3,2,1,0];
k2=-3:
3;
[f,k]=dconv（f1,f2,k1,k2）
2.1.3
已知离散系统激励函数x（n）=δ（n+2）+2δ（n+1）+δ（n）+δ（n-1）+2δn-2）,h（n）=δ（n+2）,是利用MATLAB绘出该系统的零状态响应时域波形。
解：
function[f,k]=dconv（f1,f2,k1,k2）
f=conv（f1,f2）;
k0=k1
（1）+k2
（1）;
k3=length（f1）+length（f2）-2;
k=k0:
k0+k3;
subplot（2,2,1）
stem（k1,f1）
title（'f1（k）'）
xlabel（'k'）
ylabel（'f1（k）'）
subplot（2,2,2）
stem（k2,f2）
title（'f2（k）'）
xlabel（'k'）
ylabel（'f2（k）'）
subplot（2,2,3）
stem（k,f）;
h=get（gca,'position'）;
h（3）=2.5*h（3）;
set（gca,'position',h）
title（'f（k）=f1（k）*f2（k）'）
xlabel（'k'）
ylabel（'f（k）'）
f1=[1,2,1,1,2];
k1=-2:
2;
f2=[1];
k2=-2;
[f,k]=dconv（f1,f2,k1,k2）
2.1.4
已知系统的微分方程为：
y’’（t）+4y’（t）+3y（t）=x’（t）+2x（t），试用MATLAB完成下列各题；
（1）绘出该系统的单位冲击响应h（t）;
（2）绘出该系统的单位阶跃响应g（t）;
（3）若该系统输入输入信号x（t）=e-3tu（t），绘出此时系统的零状态响应波形。
解：
a=[143];
b=[012];
subplot（2,2,1）
impulse（b,a）
subplot（2,2,2）
step（b,a）
clf;
a=[143];
b=[012];
p1=0.6;
t1=0:
p1:
5;
p2=0.3;
t2=0:
p2:
5;
p3=0.005;
t3=0:
p3:
5;
x1=exp（-3*t1）;
x2=exp（-3*t2）;
x3=exp（-3*t3）;
lsim（b,a,x1,t1）
text（0.5,-0.2,'p=0.6','color',[001]）
holdon
lsim（b,a,x2,t2）
text（1.5,-0.02,'p=0.3','color',[00.70]）
lsim（b,a,x3,t3）
text（0.01,-0.08,'p=0.01','color',[100]）
holdoff
gridon
2.1.5
已知描述某离散系统的差分方程如下：
y（k）-3y（k-1）+2y（k-3）=x（k-1）+2x（k-2）
且知该系统的的输入序列为x（k）=（1/4）ku（k）,试用MATLAB分析在0~20时间内的下列过程：
（1）绘出输入序列的时域波形；
（2）求出该系统输入序列为x（k）时的零状态响应样值；
（3）绘出该系统输入序列为x（k）时的零状态响应时域波形。
解：
a=[1-302];
b=[0120];
k=0:
20;
x=（1/4）.^k;
dk=zeros（1,length（k））;
dk
（1）=1;
uk=ones（1,length（k））;
subplot（4,1,1）
stem（k,x）
title（'输入序列x（k）'）
ydk=filter（b,a,dk）;
subplot（4,1,2）
stem（k,ydk）
title（'单位冲击响应'）
yuk=filter（b,a,uk）;
subplot（4,1,3）
stem（k,yuk）
title（'单位阶跃响应'）
y=filter（b,a,x）;
subplot（4,1,4）
stem（k,y）
title（'激励信号为x（k）的零状态响应'）
第3章连续系统的频域分析方法
3.1自定义函数
3.1.1第1个自定义函数
利用MATLAB实现f（t）=te-2tu（t）傅里叶变换，绘出其振幅谱和相位谱。
解：
symstwf
f=t*exp（-2*t）*sym（'Heaviside（t）'）;
F=fourier（f）
omiga=-10:
10;
subplot（2,1,1）;
ezplot（abs（F）,[-10:
10]）;
title（'振幅谱'）
subplot（2,1,2）;
plot（omiga,angle（subs（F,'w',omiga）））
title（'相位谱'）
3.1.2
利用MATLAB实现F（jw）=-j*2w/（42+w2）的傅里叶变换并绘出其波形。
解：
symstw
F=-j*2*w/（4^2
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