成都理工大学MATLAB信号与系统课程设计实验报告.docx
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成都理工大学MATLAB信号与系统课程设计实验报告
信号与系统课程设计(论文)
设计(论文)题目信号系统课程设计和灰度图像频域处理
学院名称信息科学与技术学院
专业名称信息工程
学生姓名郑洪潮
学生学号201413010113
任课教师杨斯涵
设计(论文)成绩
教务处制
2016年2月28日
摘要
此次的信号与系统课程设计的任务是在MATLAB软件下进行离散系统的分析仿真及卷积运算。
。
技术内容是:
根据时域分析原理,利用MATLAB软件求解系统零状态响应,冲激响应。
对MATLAB软件进行程序操作,同时利用MATLAB软件也能对书本上的知识进行验证,在MATLAB软件下编写函数程序,然后运行程序,与书本上的信号的求解进行对照分析和比较。
对MATLAB软件进行一定的了解和运用之后,开始统零状态响应、冲激响应进行绘图求解,并且记录其分析过程。
关键字:
课程设计,函数程序,分析仿真。
基础设计实验1
一.实验目的
用matlab绘制出系统函数的零极点图,从而实现系统的稳定性分析.
二.实验内容
a=[12-3-21];
b=[10-4];
p=roots(a)
q=roots(b)
holdon
plot(real(p),imag(p),'x');
plot(real(q),imag(q),'o');
title('H(s)的零极点图');
gridon;
ylabel('虚部');
xlabel('实部');
三.实验心得
由函数求得零级点并绘图,从而能够判断系统的稳定性.
实验2
一.实验目的
求出系统冲激响应h(t)的时域特性.
二.实验内容
clf
%图a
a=[10];
b=[1];
subplot(231)
impulse(b,a)
title('图(a)冲激响应')
%图b
a=[12];
b=[1];
subplot(232)
impulse(b,a)
title('图(b)冲激响应')
%图c
a=[1-2];
b=[1];
subplot(233)
impulse(b,a)
title('图(c)冲激响应')
%图d
a=[1116.25];
b=[1];
subplot(234)
impulse(b,a,5)
title('图(d)冲激响应')
%图e
a=[1016];
b=[1];
subplot(235)
impulse(b,a,5)
title('图(e)冲激响应')
%图f
a=[1-116.25];
b=[1];
subplot(236)
impulse(b,a,5)
title('图(f)冲激响应')
三.实验心得
学会了绘制各冲激响应时域波形的MATLAB.
实验3
一.实验目的
绘制f1到f2频率范围内系统的幅频特性曲线和相频特性曲线.
二.实验内容.
functionsplxy(f1,f2,k,p,q)
p=p';
q=q';
f=f1:
k:
f2;
w=f*(2*pi);
y=i*w;
n=length(p);
m=length(q);
ifn==0
yq=ones(m,1)*y;
vq=yq-q*ones(1,length(w));
bj=abs(vq);
ai=1;
elseifm==0
yp=ones(n,1)*y;
vp=yp-p*ones(1,length(w));
ai=abs(vp);
bj=1;
else
yp=ones(n,1)*y;
yq=ones(m,1)*y;
vp=yp-p*ones(1,length(w));
vq=yq-q*ones(1,length(w));
ai=abs(vp);
bj=abs(vq);
end
Hw=prod(bj,1)./prod(ai,1);
plot(f,Hw);
title('连续系统幅频响应曲线')
xlabel('频率w(单位:
赫兹)')
ylabel('F(jw)')
clc
clearall;
a=[12321];
b=[10-4];
p=roots(a)
q=roots(b)
p=p';
q=q';
f1=0;
f2=1;
k=0.01;
splxy(f1,f2,k,p,q)
三.实验心得
分析系统频率特性之前,要先对系统的稳定性作分析.
实验4
一.实验目的
求出系统的稳分方程,并绘图.
二.实验内容
a=[156];
b=[10];
p=roots(a)
q=roots(b)
holdon
plot(real(p),imag(p),'x');
plot(real(q),imag(q),'o');
title('H(s)的零极点');
gridon;
ylabel('虚部');
xlabel('实部');
clc
clearall;
a=[156];
b=[10];
p=roots(a)
q=roots(b)
p=p';
q=q';
f1=0;
f2=1;
k=0.01;
splxy(f1,f2,k,p,q)
a=[156];
b=[10];
p=roots(a);
pxm=max(real(p));
ifpxm>=0
‘系统不稳定’
else
freqs(b,a)
end
三.实验心得
学会编写M文件,绘出系统零极点图,频率响应的幅频,相频响应曲线.
实验5
一.实验目的
求系统函数的零极点,并绘图,同时绘出Z平面的单位圆.
二.实验内容
function ljdt(A,B)
p=roots(A);
q=roots(B);
p=p';
q=q';
x=max(abs([p q 1]));
x=x+0.1;
y=x;
clf
hold on
axis([-x x -y y])
w=0:
pi/300:
2*pi;
t=exp(i*w);
plot(t)
axis('square')
plot([-x x],[0 0])
plot([0 0],[-y y])
text(0.1,x,'jIm[z]')
text(y,1/10,'Re[z]')
plot(real(p),imag(p),'x')
plot(real(q),imag(q),'o')
title('pole-zero diagram for discrete system')
hold off
a=[1 3 2];
b=[1 -0.7 0.1];
ljdt(a,b)
a=[1 -1]
b=[1]
subplot(231)
impz(b,a)
title('图a')
a=[1 -0.8];
b=[1];
subplot(232)
impz(b,a,10)
title('图b')
a=[1 -1 2];
b=[1];
subplot(233)
impz(b,a,10)
title('图c')
a=[1 -2*0.8*cos(pi/4) 0.8^2];
b=[1];
subplot(234)
impz(b,a,20)
title('图d')
a=[1 -2*cos(pi/8) 1];
b=[1];
subplot(235)
impz(b,a,20)
title('图e')
a=[1 -2*1.2*cos(pi/4) 1.2^2];
b=[1];
subplot(236)
impz(b,a,20)
title('图f')
三.实验心得
离散系统的稳定性,系统单位响应的时域特性;离散系统的频率特性,且对系统零极点图的绘制,可以使用MATLAB的zplane函数绘制.
实验6
一.实验目的
使用freqz()函数绘出幅频和相频特性曲线,调用freqz()函数计算出离散系统频率响应的值,然会绘图.
二.实验内容
A=[1 0.3 0.2];
B=[0 1 0];
[H,w]=freqz(B,A,'whole');
Hf=abs(H);
Hx=angle(H);
clf
subplot(211)
plot(w,Hf)
title('离散系统幅频特性曲线')
subplot(212)
plot(w,Hx)
title('离散系统的相频特性曲线')
三.实验心得
通过系统函数的分析从而得到系统的频率响应,通常可以采用直接法来求.,同时调用freqz()函数求得系统的频率响应.
二、综合设计
灰度图像频域处理
实验目的:
正确理解二维傅里叶变换及滤波的基本概念,掌握低通、高通滤波器。
内容:
提供一幅灰度图像;
(1)使用Matlab中的imread命令读取图像,并用imshow显示图像;
(2)将图像数据变换到二维频域(采用命令fft),判断该图像的截止频率。
(3)在频域进行低通滤波和高通滤波,恢复空域结果(采用命令ifft),比较滤波前后的图像差异。
灰度图像频域处理
I=imread('D:
\123.jpg');
GrayImage=rgb2gray(I);
figure
(1);
subplot(221);
imshow(I);
title('原始图像');
subplot(222);
imshow(GrayImage);
title('灰度图像');
[rows,cols]=size(GrayImage);
ZhiFang=zeros(1,256);
for i=0:
255
ZhiFang(1,i+1)=length(find(GrayImage==i)/(rows*cols));
end
figure
(1);
subplot(223);
bar(0:
255 , ZhiFang , 'grouped');
xlabel('灰度值');
ylabel('出现次数');
axis([0 300 0 1000]);
M=imread('D:
\123.jpg');
F=fft2(M);
F=fftshift(F);
figure;imshow(log(abs(F)),[]);
title('快速傅里叶变换(FFT)图像')
[M,N]=size(F);
nn=2;
d0=100;
m=fix(M/2);n=fix(N/2);
fori=1:
M
forj=1:
N
d=sqrt((i-m)^2+(j-n)^2);
h=1/(1+0.414*(d/d0)^(2*nn));
result(i,j)=h*F(i,j);
end
end
result=ifftshift(result);
J1=ifft2(result);
J2=uint8(real(J1));
figure,imshow(J2);
title('低通滤波图像100')
M=imread('D:
\123.jpg');
[M,N]=size(F);
nn=2;
d0=50;
m=fix(M/2);n=fix(N/2);
fori=1:
M
forj=1:
N
d=sqrt((i-m)^2+(j-n)^2);
if(d==0)
h=0;
else
h=1/(1+0.414*(d0/d)^(2*nn));
end
result(i
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