MATLAB实验报告信号与线性系统分析.docx
《MATLAB实验报告信号与线性系统分析.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《MATLAB实验报告信号与线性系统分析.docx（19页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
MATLAB实验报告信号与线性系统分析
实验一MATLAB的基本使用
【一】实验目的
1.了解MATALB程序设计语言的基本特点，熟悉MATLAB软件的运行环境；
2.掌握变量、函数等有关概念，掌握M文件的创建、保存、打开的方法，初步具备将一般数学问题转化为对应计算机模型处理的能力；
3.掌握二维图形绘制的方法，并能用这些方法实现计算结果的可视化。
【二】MATLAB的基础知识
通过本课程的学习，应基本掌握以下的基础知识：
一.MATLAB简介
二.MATLAB的启动和退出
三.MATLAB使用界面简介
四.帮助信息的获取
五.MATLAB的数值计算功能
六.程序流程控制
七.M文件
八.函数文件
九.MATLAB的可视化
【三】上机练习
1.仔细预习第二部分内容，关于MATLAB的基础知识。
2.熟悉MATLAB环境，将第二部分所有的例子在计算机上练习一遍
3.已知矩阵
。
求A*B，A.*B，比较二者结果是否相同。
并利用MATLAB的内部函数求矩阵A的大小、元素和、长度以及最大值。
解：
代码：
A=[1,2,3;4,5,6;7,8,9];
B=[9,8,7;6,5,4;3,2,1];
A*B
A.*B
两者结果不相同A*B=302418
846954
13811490
A.*B=91621
242524
21169
求A矩阵的行和列：
[M,N]=size（A）
M=
3
N=
3
求A矩阵的长度：
x=length（A）
x=
3
元素和：
sum（sum（A））
ans=
45
最大值：
max（max（A））
ans=
9
4.Fibonacci数组的元素满足Fibonacci规则：
；且
。
现要求该数组中第一个大于10000的元素。
1）在命令窗口中完成；
2）利用M文件完成；
3）自己定义一个函数文件，并在命令窗口中调用该函数完成。
解：
（１）代码：
b=1;
s=2;
whiles<10000
c=s;
s=s+b;
b=c;
end
结果：
s
s=
10946
（2）M文件中代码：
（保存文件名为Untitled）
结果：
Untitled
s=
10946
（3）代码：
结果：
Fibon
s=
10946
5.在同一个图形窗口的两个子窗口中分别画出
（红色、虚线）和
（蓝色、星号）的波形。
要求有标题，x、y轴有标注。
解：
代码：
x=0:
0.05*pi:
4*pi;
figure
（1）;
subplot（1,2,1）;
plot（x,（cos（（pi/4）*x））,'r:
'）;
title（'cos（（pi/4）*x）'）;
xlabel（'X'）;
ylabel（'Y'）;
subplot（1,2,2）;
plot（x,（cos（（pi/8）*x））,'b*'）;
title（'cos（（pi/8）*x）'）;
xlabel（'X'）;
ylabel（'Y'）;
结果：
【四】思考题
1.在语句末加分号“；”和不加分号有什么区别？
2.M文件和函数文件有什么异同之处？
3.矩阵乘（*）和数组乘（.*）有何不同？
实验二信号的表示及可视化
【一】实验目的
1.掌握连续信号的MATLAB表示方法（表达式及图形描述）；
2.掌握离散序列的MATLAB表示方法（表达式及图形描述）；
【二】实验原理
在MATLAB中通常用两种方法来表示信号，一种是向量表示信号，另一种则是用符号运算的方法来表示信号。
用适当的MATLAB语句表示出信号后，我们就可以利用MATLAB的绘图命令绘出直观的信号波形。
【三】上机练习
1.认真预习实验原理的内容，将所有例题在计算机上练习一遍。
2.用MATLAB命令绘制单边指数信号e-1.5tε（t）在时间0要求有标题，在（3.1,0.05）处标注’t’，利用axis调整坐标轴在一个合适的范围，便于观察波形。
解：
代码：
symstf
f=sym（heaviside（t）*eps^（1.5*t））
ezplot（f,[0,3]）
text（3.1,0.05,'t'）
结果：
3.绘制δ（t-2），-1解：
M文件：
结果：
chongji（-1,5,-2）
4.绘制ε（k-3），-1≤k≤5及ε（k+1），-5≤k≤2。
解：
M文件：
结果：
（1）：
jyxulie（-1,5,-3）
（2）jyxulie（-5,2,1）
5.考虑下面3个信号：
f1（n）=cos（2πn/N）+2cos（3πn/N）
f2（n）=2cos（2n/N）+2cos（3n/N）
f3（n）=cos（2πn/N）+3cos（5πn/N）
假设对每个信号N=6。
试确定上述信号是否是周期的。
如果是，则确定信号的周期，并画图表示出该信号的两个周期；如果不是周期的，在[0，4N]的范围内画出该信号，并说明原因。
解：
代码：
k=0:
40;
subplot（3,1,1）
stem（k,cos（2*pi*k/6）+2*cos（3*pi*k/6）,'filled'）
title（'cos（2*pi*k/6）+2*cos（3*pi*k/6）'）
subplot（3,1,2）
stem（k,2*cos（2*k/6）+2*cos（3*k/6）,'filled'）
title（'2*cos（2*k/6）+2*cos（3*k/6））'）
subplot（3,1,3）
stem（k,cos（2*pi*k/6）+3*cos（5*pi*k/6）,'filled'）
title（'cos（2*pi*k/6）+3*cos（5*pi*k/6）'）
结果：
可得1，3是周期信号
2是非周期信号
【四】思考题
1.观察例2-1的执行结果，当把时间间隔p取得更小（例如为0.02）时，观察执行结果，比较两结果用何不同，为什么？
2.例2-3中的holdon和holeoff命令的作用是什么？
实验三信号的时域运算、时域变换及MATLAB实现
【一】实验目的
1.掌握信号时域运算的MATLAB实现方法
2.掌握信号时域变换的MATLAB实现方法
【二】实验原理
信号的时域运算包括信号的相加、相乘，信号的时域变换包括信号的平移、反折、倒相及信号的尺度变换。
一.连续信号的时域运算与时域变换
MATLAB可以有两种方法来表示连续信号。
用这两种方法均可实现连续信号的时域运算和变换，但用符号运算的方法则较为简便。
二.离散序列的时域运算及时域变化
对于离散序列来说，序列相加、相乘是将两序列对应时间序号的值逐项相加或相乘，平移、反折及倒相变化与连续信号的定义完全相同，这里就不再赘述。
但需要注意，与连续信号不同的是，在MATLAB中，离散序列的时域运算和变换不能用符号运算来实现，而必须用向量表示的方法，即在MATLAB中离散序列的相加、相乘需表示成两个向量的相加、相乘，因而参加运算的两序列向量必须具有相同的维数。
【三】上机练习
将实验原理中提到的例子在计算机上全部练习一遍；
1.已知信号
，画出
的波形；
解：
代码：
symstf
f=sym（'1/4*（t+1）*（heaviside（t+4）-heaviside（t））+（heaviside（t-2）-heaviside（t））'）
subplot（2,1,1）,ezplot（f,[-4,5]）
y=subs（f,t,-2*t-4）
subplot（2,1,2）,ezplot（y）
结果：
2.已知两个连续信号
，用MATLAB绘出下列信号的波形：
1）
2）
3）
4）
解：
代码：
symstf
f1=-t*（heaviside（t）-heaviside（t+1））
f2=sin（2*pi*t）
y=subs（f1,t,-t）
f3=f1+y
subplot（2,2,1）,ezplot（f3）
ylabel（'f3'）;
f4=-1*f3
subplot（2,2,2）,ezplot（f4）
ylabel（'f4'）;
f5=f2*f3
subplot（2,2,3）,ezplot（f5）
ylabel（'f5'）;
f6=f1*f2
subplot（2,2,4）,ezplot（f6）
ylabel（'f6'）;
结果：
3.已知离散序列
，用MATLAB绘出下列序列的波形。
1）
2）
3）
4）
代码：
M文件
向量相乘:
向量反折：
向量平移：
f1=[0,1,2,3,3,3,3,0];
k1=-3:
4;
stem（k1,f1）;
axis（[-4,5,-0.5,3.5]）;
（1）f1=[0,1,2,3,3,3,3,0];
k1=-3:
4;
f1l=lsyw（f1,k1,2）;
k11=k1;
stem（k1,f1）;
k2=k1
f2=Heaviside（k2）
[f,k]=lsxc（f11,f2,k11,k2）
（2）lsfz（f1,k1）
（3）lsyw（f1,-k1,2）
（4）f1=[0,1,2,3,3,3,3,0];
k1=-3:
4;
f1l=lsyw（f1,k1,2）;
k11=k1;
stem（k1,f1）;
k2=k1
f2=Heaviside（k2）
f22=lsyw（f2,k2,2）;
k22=k2;
[f,k]=lsxc（f11,f22,k11,k22）
结果：
【四】思考题
在对信号进行平移、反折和尺度变换时，运算顺序对结果是否有影响？
在运算中应该注意什么？
选做题：
实验五周期信号傅里叶级数
【三】上机练习
1.将例5-1在计算机上练习一遍，观察运行结果是否正确；
2.修改例5-1，将周期信号分解为前10次谐波的叠加，观察运行结果，能得出什么结论？
解：
M文件：
结果：
运行CTFShchsym
3.观察例5-1运行结果中脉冲宽度与频谱的关系；
答：
当周期不变，信号的频带宽度与脉冲宽度成反比。
4.观察例5-1运行结果中周期与频谱的关系；
答：
当脉冲宽度不变，周期愈长，相邻谱线的间隔减小，频谱变密。
【四】思考题
试用MATLAB绘出周期矩形脉冲信号的振幅频谱。
解：
代码：
x1=ones（1,2）;
x2=[x1,zeros（1,6）];
x=10*x2;%所求的周期脉冲信号
N=8;%长度为8
n=[0:
1:
N-1];
k=[0:
1:
N-1];
k1=[-N/2:
N/2];
WN=exp（-j*2*pi/N）;
nk=n'*k;
WNnk=WN.^nk;
Xk=x*WNnk;
magXk=abs（[Xk（N/2+1:
N）,Xk（1:
N/2+1）]）;
subplot（2,1,1）;
stem（n,x）;%画出周期脉冲信号
subplot（2,1,2）;
stem（k1,magXk）;
xlabel（'k1'）;
ylabel（'Xtilde（k）'）;
title（'DFSofSQ.wave:
L=2,N=8'）%该信号频谱图
结果：
总结和建议
升级会员 