信号与系统实验.docx
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信号与系统实验
西京学院实验报告
实验课程:
信号与系统院系(部):
机电系专业班级:
自动化1002班
学号:
1009101010姓名:
焦建强指导教师:
权宏伟
实验日期:
2013.5.14成绩:
一、实验名称:
信号的认识
二、实验目的:
1.学会典型信号的Matlab编程;
2.掌握相关Matlab语句的作用;
3.进一步掌握典型信号的基本特征。
三、实验仪器设备:
1.PC机;
2.Matlab7.0软件。
四、实验原理及步骤:
1.打开电脑,在屏幕上找到Matlab图标。
点击该图标,出现CommandWindow;
2.在快捷栏中点击白纸状图标,出现编程对话框;
3.开始在编程对话框中编程。
五、实验内容:
1.单位阶跃信号的Matlab实现
(1)Matlab程序
clear;T=0.01;t=-2:
T:
6;f=stepfun(t,0);plot(t,f);
axis([-1,6,-0.2,1.2]);line([-2,6],[0,0]);line([0,0],[-0.2,1.2]);
title('单位阶跃信号');xlabel('时间t');ylabel('幅值f');
(2)图形
2.余弦信号
的Matlab实现
(1)Matlab程序
clear;
t0=0;tn=5;dt=0.001;
t=t0:
dt:
tn;
y=cos(20*t);
plot(t,y)
(2)图形
3.指数信号
的Matlab实现
(1)Matlab程序
clear;
t0=0;tn=5;dt=0.001;
t=t0:
dt:
tn;
y=exp(-2*t);
plot(t,y)
(2)图形
4.指数调制正弦信号
的Matlab实现
(1)Matlab程序
clear;
t0=0;tn=5;dt=0.001;
t=t0:
dt:
tn;
y=exp(-2*t).*sin(20*t);
plot(t,y)
(2)图形
5.钟形脉冲信号的Matlab实现
(1)Matlab程序
clear;
t0=-6;tn=6;dt=0.001;a=2;
t=t0:
dt:
tn;
y=exp(-(t/a).^2);
plot(t,y)
(2)图形
西京学院实验报告
实验课程:
信号与系统院系(部):
机电系专业班级:
自动化1002班
学号:
1009101010姓名:
焦建强指导教师:
权宏伟
实验日期:
2013.5.16成绩:
一、实验名称:
信号的运算
(一)
二、实验目的:
1.学会基本的信号运算的Matlab编程;
2.掌握相关Matlab函数的调用方法;
3.掌握典型信号奇偶分解的Matlab表示。
三、实验仪器设备:
1.PC机;
2.Matlab7.0软件。
四、实验原理及步骤:
1.打开电脑,在屏幕上找到Matlab图标。
点击该图标,出现CommandWindow;
2.在快捷栏中点击白纸状图标,出现编程对话框;
3.开始在编程对话框中编程。
五、实验内容:
1.信号的相加
(1)Matlab程序
Clear;T=0.01;t=0:
T:
10;t1=0:
0.01:
10;
f1=stepfun(t,0)-stepfun(t,4);f2=cos(2*pi*t1);y=f1+f2;subplot(311);
plot(t,f1);axis([-0.2,10,-0.1,1.1]);ylabel('信号1');title('信号相加');
subplot(312);plot(t,f2);ylabel('信号2');subplot(313);plot(t,y);
line([-2.2,10],[0,0]);line([0,0],[-1.2,2.1]);axis([-0.2,10,-1.2,2.1]);
xlabel('时间t');ylabel('信号1+信号2');
(2)图形
2.
(1)Matlab程序
clearall;
t=0:
0.01:
36;
x1=square(t,10);
x2=square(t,60);
x3=square(t,90);
subplot(3,1,1);
plot(t,x1);
axis([020-33])
subplot(3,1,2);
plot(t,x2);
axis([020-33])
subplot(3,1,3);
plot(t,x3);
axis([020-33])
xlabel('时间t');ylabel('信号1+信号2');
(2)图形
3.
(1)Matlab程序
clearall;
t=0:
0.01:
36;
x1=square(t,10);
x2=square(t,60);
x3=square(t,90);
subplot(1,3,1);
plot(t,x1);
axis([020-33])
subplot(1,3,2);
plot(t,x2);
axis([020-33])
subplot(1,3,3);
plot(t,x3);
axis([020-33])
xlabel('时间t');ylabel('信号1+信号2');
(2)图形
4.
(1)Matlab程序
clearall;
w=0.5;
t1=0:
0.0001:
1;
t=10*pi*t1;
y=sawtooth(t);
y1=sawtooth(t,w);
subplot(2,1,1)
plot(t,y)
xlabel('锯齿波');
subplot(2,1,2)
plot(t,y1)
xlabel('三角波')
xlabel('时间t');ylabel('信号1+信号2');
(2)图形
西京学院实验报告
实验课程:
信号与系统院系(部):
机电系专业班级:
自动化1002班
学号:
1009101010姓名:
焦建强指导教师:
权宏伟
实验日期:
2013.5.21成绩:
一、实验名称:
信号的运算
(二)
二、实验目的:
1.理解周期信号的傅立叶展开式的物理意义;
2.掌握周期信号的傅立叶级数的Matlab编程。
三、实验仪器设备:
1.PC机;
2.Matlab7.0软件。
四、实验原理及步骤:
1.打开电脑,在屏幕上找到Matlab图标。
点击该图标,出现CommandWindow;
2.在快捷栏中点击白纸状图标,出现编程对话框;
3.开始在编程对话框中编程。
五、实验内容:
1.方波信号的分解与合成
方波信号波形如下图所示。
(1)分析
首先根据波形特征,判断波形的对称性。
因为方波
同时满足:
,
(1)
所以,
属于奇半波对称和奇对称,其傅里叶级数只含有奇次正弦项,只需计算
,且
为奇数。
根据教材P115式(4-74),有
,
(2)
从而,所求方波
的傅里叶级数为
。
(3)
(2)Matlab程序
clear;A=1;T=4;w=(2*pi)/T;%A:
方波幅度;T:
方波周期;w:
基波频率;
t0=0;tn=10;dt=0.001;t=t0:
dt:
tn;
f=square((pi/2)*t,50);
subplot(3,2,1);plot(t,f);axis([0,10,-2,2]);xlabel('方波');
f1=(4/pi).*sin(w.*t);
f3=(4/pi).*(sin(w.*t)+(1/3)*sin(3.*w.*t));
f5=(4/pi).*(sin(w.*t)+(1/3)*sin(3.*w.*t)+(1/5)*sin(5.*w.*t));
f7=(4/pi).*(sin(w.*t)+(1/3)*sin(3.*w.*t)+(1/5)*sin(5.*w.*t)+(1/7)*sin(7.*w.*t));
f9=(4/pi).*(sin(w.*t)+(1/3)*sin(3.*w.*t)+(1/5)*sin(5.*w.*t)+(1/7)*sin(7.*w.*t)+(1/9)*sin(9.*w.*t));
subplot(3,2,2);plot(t,f1);xlabel('基波');
subplot(3,2,3);plot(t,f3);xlabel('基波+3次谐波');
subplot(3,2,4);plot(t,f5);xlabel('基波+3+5次谐波');
subplot(3,2,5);plot(t,f7);xlabel('基波+3+5+7次谐波');
subplot(3,2,6);plot(t,f9);xlabel('基波+3+5+7+9次谐波');
(2)图形
2.三角波信号的分解与合成
三角波信号波形如下图所示。
(1)分析
首先根据波形特征,判断波形的对称性。
因为三角波
满足:
,
(1)
所以,
属于奇半波对称和偶对称,其傅里叶级数只含有奇次余弦项,只需计算
,且
为偶数。
根据教材P115式(4-73),有
,
(2)
从而,所求方波
的傅里叶级数为
。
(3)
(2)Matlab程序
clear;A=1;T=4;w=(2*pi)/T;%A:
三角波幅度;T:
三角波周期;w:
基波频率;
t0=0;tn=10;dt=0.001;t=t0:
dt:
tn;
f=-sawtooth((pi/2)*t,0.5);
subplot(3,2,1);plot(t,f);xlabel('三角波');
E=8*A/pi^2;
f1=E.*cos(w.*t);
f3=f1+(E/3^2).*cos(3*w.*t);
f5=f3+(E/5^2).*cos(5*w.*t);
f7=f5+(E/7^2).*cos(7*w.*t);
f9=f7+(E/9^2).*cos(9*w.*t);
subplot(3,2,2);plot(t,f1);xlabel('基波');
subplot(3,2,3);plot(t,f3);xlabel('基波+3次谐波');
subplot(3,2,4);plot(t,f5);xlabel('基波+3+5次谐波');
subplot(3,2,5);plot(t,f7);xlabel('基波+3+5+7次谐波');
subplot(3,2,6);plot(t,f9);xlabel('基波+3+5+7+9次谐波');
(3)图形
3.上述三角波信号在通过某一系统时,若三次谐波被滤除,请给出系统输出后的信号?
大致是怎样的?
给出其输出的波形。
(1)Matlab程序
clear;A=1;T=4;w=(2*pi)/T;%A:
三角波幅度;T:
三角波周期;w:
基波频率;
t0=0;tn=10;dt=0.001;t=t0:
dt:
tn;
f=-sawtooth((pi/2)*t,0.5);
subplot(3,2,1);plot(t,f);xlabel('三角波');
E=8*A/pi^2;
f1=E.*cos(w.*t);
f3=f1+0;
f5=f3+(E/5^2).*cos(5*w.*t);
f7=f5+(E/7^2).*cos(7*w.*t);
f9=f7+(E/9^2).*cos(9*w.*t);
subplot(3,2,2);plot(t,f1);xlabel('基波');
subplot(3,2,3);plot(t,f3);xlabel('基波+3次谐波');
subplot(3,2,4);plot(t,f5);xlabel('基波+3+5次谐波');
subplot(3,2,5);plot(t,f7);xlabel('基波+3+5+7次谐波');
subplot(3,2,6);plot(t,f9);xlabel('基波+3+5+7+9次谐波');
(2)图形
4.上述三角波信号通过一个能阻止一次谐波通过的高通滤波器,则输出的信号是怎样的?
使用Matlab编写程序,并绘出波形。
(1)Matlab程序
clear;A=1;T=4;w=(2*pi)/T;%A:
三角波幅度;T:
三角波周期;w:
基波频率;
t0=0;tn=10;dt=0.001;t=t0:
dt:
tn;
f=-sawtooth((pi/2)*t,0.5);
subplot(3,2,1);plot(t,f);xlabel('三角波');
E=8*A/pi^2;
f1=0;
f3=f1+(E/3^2).*cos(3*w.*t);
f5=f3+(E/5^2).*cos(5*w.*t);
f7=f5+(E/7^2).*cos(7*w.*t);
f9=f7+(E/9^2).*cos(9*w.*t);
subplot(3,2,2);plot(t,f1);xlabel('基波');
subplot(3,2,3);plot(t,f3);xlabel('基波+3次谐波');
subplot(3,2,4);plot(t,f5);xlabel('基波+3+5次谐波');
subplot(3,2,5);plot(t,f7);xlabel('基波+3+5+7次谐波');
subplot(3,2,6);plot(t,f9);xlabel('基波+3+5+7+9次谐波');
(2)图形
西京学院实验报告
实验课程:
信号与系统院系(部):
机电系专业班级:
自动化1002班
学号:
1009101010姓名:
焦建强指导教师:
权宏伟
实验日期:
2013.5.23成绩:
一、实验名称:
信号的时域分析
二、实验目的:
1.掌握Matlab程序求解连续时间系统冲激响应的方法;
2.掌握Matlab程序求解连续时间系统阶跃响应的方法;
3.掌握Matlab程序求解连续时间系统零状态响应的方法;
4.掌握Matlab程序求解连续时间系统全响应的方法。
三、实验仪器设备:
1.PC机;
2.Matlab7.0软件。
四、实验原理及步骤:
1.打开电脑,在屏幕上找到Matlab图标。
点击该图标,出现CommandWindow;
2.在快捷栏中点击白纸状图标,出现编程对话框;
3.开始在编程对话框中编程。
五、实验内容:
1.系统单位冲激响应的Matlab求解
系统的微分方程描述如下:
,
求系统的单位冲激响应。
(1)分析
由系统的微分方程得到系统的传递函数
,从而系统的单位冲激响应
。
(2)Matlab程序
clear;
num=[010];den=[156];
sys=tf(num,den);
t=0:
0.1:
10;
y=impulse(sys,t);
plot(t,y);
axis([-0.2,4,-0.2,1.1]);
line([-0.2,4],[0,0]);line([0,0],[-0.2,1.1]);
xlabel('时间');ylabel('幅度');title('单位冲激响应');
(3)图形
2.系统单位阶跃响应的Matlab求解
系统的微分方程描述如下:
,
求系统的单位冲激响应。
(1)分析
由系统的微分方程得到系统的传递函数
。
(2)Matlab程序
clear;
num=[0010];den=[1221];
sys=tf(num,den);
t=0:
0.1:
20;
y=step(sys,t);
plot(t,y,'r');
axis([-0.5,20,-0.1,0.45]);
line([-0.5,20],[0,0]);line([0,0],[-0.12,0.45]);
xlabel('时间');ylabel('幅度');title('单位阶跃响应');
(3)图形
3.系统零状态响应的Matlab求解
系统的微分方程描述如下:
,
求系统在激励
下的零状态响应。
(1)分析
由系统的微分方程得到系统的传递函数
。
(2)Matlab程序
clear;
num=[001];den=[101];
sys=tf(num,den);
t=0:
0.1:
10;
f=cos(2*pi*t);
y=lsim(sys,f,t);
plot(t,y,'r');
line([0,10],[0,0]);
xlabel('时间');ylabel('幅度');title('零状态响应');
(3)图形
4.综合求解系统单位冲激、单位阶跃及零状态响应
系统的微分方程描述如下:
,
求系统的单位冲激响应、单位阶跃响应及在激励
下的零状态响应。
(1)
(a)分析
由系统的微分方程得到系统的传递函数
(b)Matlab程序
clear;
num=[0121];den=[1452];
sys=tf(num,den);
t=0:
0.1:
10;
y1=impulse(sys,t);
y2=step(sys,t);
f=exp(-2*pi*t);
y3=lsim(sys,f,t);
subplot(2,2,1);plot(t,y1);
xlabel('时间');ylabel('幅度');title('单位冲激响应');
subplot(2,2,2);plot(t,y2);
xlabel('时间');ylabel('幅度');title('单位阶跃响应');
subplot(2,2,3);plot(t,y3);
%line([0,10],[0,0]);
xlabel('时间');ylabel('幅度');title('零状态响应');
(c)图形
(2)
(a)分析
由系统的微分方程得到系统的传递函数
(b)Matlab程序
clear;
num=[0121];den=[1452];
sys=tf(num,den);
t=0:
0.1:
10;
y1=impulse(sys,t);
y2=step(sys,t);
f=exp(-2*pi*t);
y3=lsim(sys,f,t);
plot(t,y1,'-',t,y2,'--',t,y3,'*-');
xlabel('时间');ylabel('幅度');title('单位冲激、单位阶跃及零状态响应');
(c)图形
5.系统的零极点图
(1)Matlab程序
clear;
num=[0121];den=[1452];
sys=tf(num,den);
t=0:
0.1:
10;
y1=impulse(sys,t);
y2=step(sys,t);
f=exp(-2*pi*t);
y3=lsim(sys,f,t);
subplot(2,2,1);plot(t,y1);
xlabel('时间');ylabel('幅度');title('单位冲激响应');
subplot(2,2,2);plot(t,y2);
xlabel('时间');ylabel('幅度');title('单位阶跃响应');
subplot(2,2,3);plot(t,y3);xlabel('时间');
ylabel('幅度');title('零状态响应');
subplot(2,2,4);
%line([0,10],[0,0]);
pzmap(sys);
(2)图形
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- 关 键 词:
- 信号 系统 实验