《信号课设.docVIP

连续系统的设计与仿真 课程设计的目的 ⑴熟悉和掌握常用的用于信号与系统时域仿真分析的MATLAB函数； ⑵掌握连续时间信号的MATLAB产生，掌握连续时间信号的MATLAB编程； ⑶牢固掌握系统的单位冲激响应，阶跃响应，零输入响应，零状态响应等的概念； ⑷掌握利用MATLB中的Simulink软件来对系统中的模型进行仿真和分析； ⑸熟悉MATLAB软件，并掌握和运用MATLAB软件执行一些简单的命令； ⑹掌握MATLAB描述LTI系统的常用方法及有关函数，并学会利用MATLAB求解LTI系统响应，绘制相应曲线。 2. 设计方案论证 2.1 MATLAB软件软件介绍 MATLAB是由美国mathworks公司发布的主要面对科学计算、可视化以及交互式程序设计的高科技计算环境。它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中，为科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案，并在很大程度上摆脱了传统非交互式程序设计语言的编辑模式，代表了当今国际科学计算软件的先进水平。 MATLAB具有高效的数值计算及符号计算功能，能使用户从繁杂的数学运算分析中解脱出来；具有完备的图形处理功能,实现计算结果和编程的可视化;友好的用户界面及接近数学表达式的自然化语言，使学者易于学习和掌握；功能丰富的应用工具箱(如信号处理工具箱、通信工具箱等) ,为用户提供了大量方便实用的处理工具。 2.2 设计意义 通过此次课程设使我能够掌握MATLAB软件的一些基本知识，通过MATLAB能够实现连续信号的表示及可视化用MATLAB 分析常用连续时间信号的时域特性用MATLAB 求连续MATLAB软件对连续系统时域分析进行仿真，对我来说具有重要的意义，同时对此次课程设计也有重要的意义。 2.3 设计目标 （1）熟悉MATLAB软件平台； 掌握MATLAB编程方法常用语句可视化绘图技术； 编程实现常用信号及其运算MATLAB方法。MATLAB软件MATLAB的有关资料，并记录下来进行知识汇总。 （2）掌握MATLAB软件的基本知识，熟悉MATLAB软件，并掌握和运用MATLAB软件执行一些简单的命令。 （3）对MATLAB软件进行简单的程序运行。 （4）运用MATLAB数值求解连续系统的零输入响应、零状态响应、冲激响应和阶跃响应。 3. 工作原理 3.1 学习并掌握MATLAB运行程序 MATLAB软件具有强大的功能，它对所有的信号能进行视图化，还有它具有丰富的库函数，能够给用户进行选择来编写程序， 它的主要特点是:① 高效的数值计算及符号计算功能,能使用户从繁杂的数学运算分析中解脱出来；② 具有完备的图形处理功能,实现计算结果和编程的可视化；③ 友好的用户界面及接近数学表达式的自然化语言,使学者易于学习和掌握；④ 功能丰富的应用工具箱(如信号处理工具箱、通信工具箱等) ,为用户提供了大量方便实用的处理工具。 MATLAB 强大的图形处理功能及符号运算功能,为我们实现信号的可视化及系统分析提供了强有力的工具。 MATLAB 强大的工具箱函数可以分析连续信号、连续系统，以下是对MATLAB软件的一些基本应用： 3.2 连续系统 ; ; 3.2 .1 系统的冲激和阶跃响应 冲击响应：一个LTI系统，当其初始状态为零时，输入为单位冲击函数所引起的响应称为单位冲激响应，简称冲激响应。 阶跃响应：一个LTI系统，当其初始状态为零时，输入为单位阶跃函数所引起的响应称为单位阶跃响应，简称阶跃响应。 MATLAB程序运行如下： 冲激阶跃响应程序 a=[1 4 4];b=[1 3]; subplot(2,1,1); impulse(b,a); title(系统的冲激响应波形h(t)) subplot(2,1,2); step(b,a); title(系统的阶跃响应波形g(t)) 图1连续系统的冲激及阶跃响应的波形 Simulink仿真如下： 图2 连续系统的冲激及阶跃响应的Simulink仿真 图3冲激及阶跃响应的Simulink仿真波形 3.2. 2 系统的零输入和零状态响应 对于设计的系统给定一般激励信号，建立仿真模型，仿真分析系统的响应。求解所设计的系统的零输入响应，零状态响应。 零输入响应：LTI系统的完全响应可以分为零输入响应和零状态响应。零输入响应是激励为零时仅有系统的初始状态所引起的响应，用表示。零状态响应是系统的初始状态为零时仅由输入信号引起的响应，用表示。 零输入响应程序 clear all syms t; [r p]=residue([1 3],[1 4 4]) A=r.*exp(p*t); ft