第七讲MATLAB在信号与系统中的应用.pptVIP

什么是Simulink SIMULINK是MATLAB软件的扩展，它提供交互式动态系统建模、仿真和图形分析等环境，可以针对信号处理、通信系统和控制系统等进行系统的建模、仿真和分析工作。它可以处理的系统包括：线性、非线性；离散、连续及混合系统；单任务、多任务离散事件系统等。 Simulink系统全称为：Simu（仿真）和Link（连接），可以利用鼠标在模型窗口上绘制出所需要的控制系统模型，然后利用SIMULINK提供的功能来对系统进行仿真和分析。 7.1 Simulink模块化简介 1.常用模块库（Commonly Used Blocks） 为了加速建模速度、节省建模时间而把最常用的模块放在一起形成的模块。 2.连续系统模块库（Continuous） 3离散系统模块化（Discrete） 4.数学操作模块库（数学模块） 5.接收模块库（Sinks） 6.信号源模块库 7.2 Simulink模型的建立 首先启动MATLAB，然后点击MATLAB左下角 “Start”按钮，进入Simulink模块库浏览器。选择 “File-New-Model”新建一个仿真模型窗口。 7.3 Simulink仿真参数的设置 完成模型设置后，然后根据实际情况设置相应的 仿真参数，点击模型窗口Simulation下拉菜单中 的Configuration Parameters命令，仿真参数的 设置非常重要，一个细小的变化，将影响仿真的 结果，严重时仿真结果无法显示等。仿真参数包 括Solver、Data Import/Export、Optimization和 Model Referencing等9项。 本章仿真的内容主要涉及Solve和Data Import /Export两项。 信号基础 常见的连续时间信号 1.正弦信号： 2.阶跃信号：f(t)=u(t) t=-2:0.01:6; u=(t=0) plot(t,u) axis([-2,6,0,1.2]) xlabel(‘时间(t)); ylabel(‘幅值(f)) title(‘阶跃信号) 3.冲激信号 t0=0;t1=-1;t2=3;dt=0.001; t=t1:dt:t2; n=length(t);%时间 样本的长度 k1=(t0-t1)/dt; x=zeros(1,n); x(k1)=1/dt; %在第k1点给出的 样本值赋为1/dt plot(t,x); axis([-1,3,0,22]); xlabel(‘时间(t)); ylabel(‘幅值(f)); title(‘单位冲激信号) 4.脉冲信号(Pulse Generator,脉冲生成器)： 例7-1利用信号合成与分离模块建立将正弦信号 、阶跃信号和脉冲信号进行合成与分离模型，并 显示结果。 步骤如下： 1）新建一个模型窗口 2）将相应的模块库中将相应的模块拖至模型窗口 3）将模型进行连接 4）设置相应的参数 5）点击模型窗口的 按钮，最后双击Scope（示波器） 补充知识： 连续信号的时域运算 ①信号相加：ｙ=f1+f2 ②信号相乘：ｙ=f1*f2 ③平移： y=subs(f,t,t-t0) ④反折： y=subs(f,t,-t) ⑤尺度变换： y=subs(f,t,a*t) 例7-3建立一个连续系统的模型，包括延迟和可变延迟单元。例2-4 例7-4产生一个6sint和sin6t叠加的信号，并叠加功率谱为1的带限白噪声 步骤： 1）新建模型窗口 2）将相应模块拖至模型窗口中 3）将相应模块放置好后进行连接 4）修改模块的相应参数 5）示波器默认的纵坐标为[-5,5]，修改纵坐标为[-15,15]. 例7-5利用仿真求 syms x; f=int(x*log(1+x), 0, 1) f = 1/4 例7-6利用仿真绘出二阶微分方程 其中初始状态为0，u(t)为阶跃函数（例2-12） 方法一：用积分器直接构造求解微分方程的模型。 补充知识： 阶跃函数：u(t) 拉普拉斯变换的定义(例如求阶跃函数的拉普拉斯变换) 方法二：利用传递函数模块建模 对微分方程 ，两边进行拉普拉 变换，得 其中： 经调整后得传递函数为 方法三：利用状态方程模块进行建模 状态方程是一个单自由度的二阶系统，他的状态变量有 两个：x1和x2，不妨令： 则 ， ，其中输出为 。 于是可以建立系统的状态方程为： 也可以令： ，A,B