南昌大学信号与系统MATLAB软件实验报告剖析.docxVIP

PAGE \* MERGEFORMAT17 信号与系统 软件实验报告 班 级: 姓 名: 学 号: 指导教师: 实验1 一．实验要求：绘出门函数的波形 二．实验原理：在MATLAB中，有一个专门用于表示单位阶跃信号的函数，即stepfun( )函数，它是用数值计算法表示的单位阶跃函数。其调用格式为：stepfun(t,t0),其中，t是以向量形式表示的变量，t0表示信号发生突变的时刻，在t0以前，函数值小于零，t0以后函数值大于零。有趣的是它同时还可以表示单位阶跃序列，这只要将自变量以及取样间隔设定为整数即可。有关单位阶跃序列的表示方法，我们后面有专门论述，下面通过一个例子来说明如何调用stepfun( )函数来表示单位阶跃函数。 三．Matlab程序 t=-4:0.01:4;???????????? %定义时间样本向量 t1=-2;????????????????? ? %指定信号发生突变的时刻 u1=stepfun(t,t1);???????? %产生左移位的阶跃信号?(t+2) t2=2;?????????????????? %指定信号发生突变的时刻 u2=stepfun(t,t2);????????? %产生右移位的阶跃信号?(t-2) g=u1-u2; ?????????????? ?%表示门函数 plot(t,g)??????????????? ? %绘制门函数的波形 axis([-4,4,-0.5,1.5])?????? %设定坐标轴范围-4x4 ，-0.5y1.5 四．实验结果 实验2 一．实验要求：若某连续系统的输入为e(t)，输出为r(t)，系统的微分方程为： ①求该系统的单位冲激响应h(t)及其单位阶跃响应g(t)。 ②若 求出系统的零状态响应y(t) 二．实验原理：对于连续的LTI系统，当系统输入为f(t)，输出为y(t)，则输入与输出之间满足如下的线性常系数微分方程：，当系统输入为单位冲激信号δ(t)时产生的零状态响应称为系统的单位冲激响应，用h(t)表示。若输入为单位阶跃信号ε(t)时，系统产生的零状态响应则称为系统的单位阶跃响应，记为g(t)，如下图所示。 系统的单位冲激响应h(t)包含了系统的固有特性，它是由系统本身的结构及参数所决定的，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激励下产生的响应。因此，求解系统的冲激响应h(t)对我们进行连续系统的分析具有非常重要的意义。 在MATLAB中有专门用于求解连续系统冲激响应和阶跃响应， 并绘制其时域波形的函数impulse( ) 和step( )。如果系统输入为f(t)，冲激响应为h(t)，系统的零状态响应为y(t)，则有：。 若已知系统的输入信号及初始状态，我们便可以用微分方程的经典时域求解方法，求出系统的响应。但是对于高阶系统，手工计算这一问题的过程非常困难和繁琐。 在MATLAB中，应用lsim( )函数很容易就能对上述微分方程所描述的系统的响应进行仿真，求出系统在任意激励信号作用下的响应。lsim( )函数不仅能够求出连续系统在指定的任意时间范围内系统响应的数值解，而且还能同时绘制出系统响应的时域波形图。 以上各函数的调用格式如下： ⑴ impulse( ) 函数 ??? 函数impulse( )将绘制出由向量a和b所表示的连续系统在指定时间范围内的单位冲激响应h(t)的时域波形图，并能求出指定时间范围内冲激响应的数值解。 ????????impulse(b,a)?? ??以默认方式绘出由向量a和b所定义的连续系统的冲激响应的时域波形。 ????????impulse(b,a ,t0) ???????绘出由向量a和b所定义的连续系统在0 ~ t0时间范围内冲激响应的时域波形。 ????????impulse(b,a,t1:p:t2)????? 绘出由向量a和b所定义的连续系统在t1 ~ t2时间范围内，并且以时间间隔p均匀取样的冲激响应的时域波形。 ????????y=impulse(b,a,t1:p:t2)???? 只求出由向量a和b所定义的连续系统在t1 ~ t2时间范围内，并且以时间间隔p均匀取样的冲激响应的数值解，但不绘出其相应波形。 ?⑵ step( ) 函数 函数step( )将绘制出由向量a和b所表示的连续系统的阶跃响应，在指定的时间范围内的波形图，并且求出数值解。和impulse( )函数一样，step( )也有如下四种调用格式： step( b,a) step(b,a,t0) step(b,a,t1:p:t2) y=step(b,a,t1:p:t2) 上述调用格式的功能和impulse( )函数完全相同，所不同只是所绘制（求解）的