信号系统课程设计实验报告.docx

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信号系统课程设计实验报告信号系统课程设计实验报告一、设计目的：

1、掌握用模拟的方法求解系统的响应。

2、研究系统参数变化对响应的影响。

二、设计要求：

1、用模拟的方法求解系统的响应。

2、应用MATLAB平台求出响应波形。

三、应用软件1、Multisim仿真软件2、MATLAB软件四、总体设计：

1、对电路图进行仿真，得到仿真的输入输出的数据2、建立二阶系统函数。

3、对数据进行拟合4、对拟合的结果进行误差分析5、总结五、课程设计前准备工作电路图：

线性回归方程公式：

六、课程设计实验过程下图为用Multisim仿真软件对电路图进行仿真。

通过示波器，我们截取10组数据用来表征所给的电路图的输入输出。

并用这10组数据来对这个二阶系统进行拟合与误差分析。

所截取得的数据：

x=10.14024.17833.11238.15340.68040.25935.98528.11619.86312.716y=-11.038-10.639-9.691-8.315-6.367-3.0011.2706.50111.14814.899运行程序

（一）：

建立回归方程，并用图线输出回归方程和仿真数据。

disp（请以向量的形式输入x.）x=input（x=）;n=length（x）;suma1=0;fori=1:

nsuma1=suma1+x（i）;endsuma1avera1=suma1/ndisp（请以向量的形式输入y.）y=input（y=）;m=length（y）;suma2=0;fori=1:

msuma2=suma2+y（i）;endsuma2avera2=suma2/m;suma3=0p=x*y;n=length（p）;t=n*aver1*aver2;fori=1:

nsuma3=suma3+p（i）;endsuma3j=suma3-t;q=x*x;n=length（q）;suma4=0;fori=1:

nsuma4=suma4+q（i）;endsuma4k=suma4-n*aver1;b=j/k;a=aver2-b*aver1;z=ezplot（z=b*w+a）;plot（w,z）;运行结果如下图所示如上图所示为仿真数据分布图，下图为由数据所得的线性回归。

（其中横轴表示输入纵轴表示输出）运行程序

（二）：

用所截取的数据和MATLAB软件函数库里的拟合与误差函数进行二阶系统的拟合与误差分析。

disp（请以向量的形式输入x,y.）x=input（x=）;y=input（y=）;nx=length（x）;ny=length（y）;n=length（x）;ifnx=nyx1=x

（1）;xn=x（n）;%n个数据可以拟合（n-1）阶多项式,高阶多项式多次求导,数值特性变差disp（通过下面的交互式图形，你可以事先估计一下你要拟合的多项式的阶数，方便下面的计算.）disp（polytool（）是交互式函数,在图形上方Degree框中输入阶数,右击左下角的Export输出图形）disp（回车打开polytool交互式界面）pause;polytool（x,y,1）%观察多项式拟合的图形,选择置信区间最小的多项式阶数disp（回车继续进行拟合）pause;%

（2）-计算多项式的各项系数和拟合值m=input（输入多项式拟合的阶数m=）;p,S=polyfit（x,y,m）;disp输出多项式的各项系数fprintf（1,a=%3.16fn,p）disp输出多项式的有关信息Sdisp（S）yh,delta=polyconf（p,x,S）;disp观测数据拟合数据dispxyyhfori=1:

nxy=x（i）y（i）yh（i）;disp（xy）end%（3）-绘制观测数据离散点图和多项式曲线plot（x,y,r.）title（bf实验数据离散点图/多项式曲线ity=a0+a1x+a2x2+a3x3+.）gridholdon;xi=x1:

0.1:

xn;yi=polyval（p,xi）;%计算多项式的值plot（xi,yi,k-）%（4）-拟合效果和精度检验Q=sum（y-yh）.2）;SGM=sqrt（Q/（n-2）;%sqrt是求平方根。

RR=sum（yh-mean（y）.2）/sum（y-mean（y）.2）;fprintf（1,剩余平方和Q=%3.6fn,Q）fprintf（n）fprintf（1,标准误差Sigma=%3.6fn,SGM）fprintf（n）fprintf（1,相关指数RR=%3.6fn,RR）fprintf（n）disp（请输入你所需要拟合的数据点，若没有请按回车键结束程序.）fprintf（n）x0=input（输入插值点x0=）;y0=polyval（p,x0）;fprintf（1,输出插值点拟合函数值y0=%3.4fn,y0）elsedisp（输入的数据有误，请重新运行程序并输入正确的数据。

）clearzxecfend运行结果如下图所示二阶：

由上述实验结果所得的误差分析数据绘制为下图表：

阶数一阶二阶三阶四阶五阶六阶七阶八阶标准误差sigma8.6090337.242035.3350014.6896941.922351.912190.7244870.438335实验总结我们在程序中加入了验证程序，只要在界面中输入任意一个输入值，程序就会自动计算出，拟合后的函数的相对应的输出值，这样通过仿真就可以验证任意一点的输出值和拟合值得误差，提高实验的可验证性与广泛性。

且由误差分析图可知当拟合的阶数越高，所拟合的方程与仿真实验所得的结果误差越小，即所拟合的效果越接近所给的二阶系统。

七、课程设计总结与体会以上为课程设计期间，我们组设计的二阶系统模拟电路，它经过多次整理与修改。

但水平有限此电路设计的还有很多的不足。

望老师谅解。

一周的时间很快就过去了，当我们选好课题，我们却不知道从何下手。

我们去图书馆查阅资料，借相关书籍，准备的差不多了，可真正动起手来设计，就没有我们想象中的那样简单了，我们又通过网络查找相似的内容，但是相似的内容很少，而且要求都不一样，所以我们只好根据自己的了解设计，其中最难的是拟合，因为不论是书籍还是网络，提到拟合的知识的真的是非常少，而且二阶系统的拟合与估计是贯穿整个课程设计的线索，不能简单的带过，我们只能自己摸索。

通过这一星期的学习与设计，我们也感觉有很大的收获：

首先，通过学习使自己对课本上的知识可以也能够用于实际，使得理论与实践相结合，加深自己对课本知识的理解，同时也锻炼了自己的动手能力：

能够充分利用图书馆去查阅资料，增加许多课本以外的知识，能对MATLAB等软件操作，能达到学以自用。

而且程序的编写需要有耐心，有些事情看起来很复杂，但问题需要一点一点的去解决，分析问题，把问题一个一个划分，划分成小块以后就逐个去解决。

再总体解决大的问题。

这样做起来不仅有条理也使问题得到了轻松的解决。

这次课程设计，我相信我们小组的任何一个人都不会忘记为它所付出的辛苦以及汗水，但是，从中我们也有所收获，压力给了我们复习的机会，巩固了基础知识，初步懂得了把书本和实践相结合，我们懂得了做什么事都要有恒心，也要有决心。

对我们学生来说，理论与时间同样重要，这是我们以后再工作中说明自己能力的一个重要标准。

八、参考资料：

1.信号与系统的实验指导书。

2.现代信号处理（第二版）张贤达编，清华大学出版社，2002年。

3.信号与系统（第二版），燕庆明编，高等教育出版社，2007年。

4.信号与系统基础应用Web和MATLAB（第二版），科学出版社，2002年