信号与系统实验指导全部实验答案

00.511.522.53-2-1.5-1-0.500.511.52正弦信号-20-15-10-505101520-0.4-0.200.20.40.60.81抽样信号-0.500.511.522.5300.511.52矩形脉冲信号-1012345-0.500.511.5单位跃阶信号实验一连续时间信号的MATLAB表示实验目的1．掌握MATLAB语言的基本操作，学习基本的编程功能；2．掌握MATLAB产生常用连续时间信号的编程方法；3．观察并熟悉常用连续时间信号的波形和特性。实验原理：1.连续信号MATLAB实现原理从严格意义上讲，MATLAB数值计算的方法并不能处理连续时间信号。然而，可用连续信号在等时间间隔点的取样值来近似表示连续信号，即当取样时间间隔足够小时，这些离散样值能够被MATLAB处理，并且能较好地近似表示连续信号。MATLAB提供了大量生成基本信号的函数。比如常用的指数信号、正余弦信号等都是MATLAB的内部函数。为了表示连续时间信号，需定义某一时间或自变量的范围和取样时间间隔，然后调用该函数计算这些点的函数值，最后画出其波形图。实验内容：0123-2-1012实部0123-1012虚部0123012取模0123-505相角00.20.40.60.81-1-0.500.51方波信号实验编程：（1）t=0:0.01:3;K=2;a=-1.5;w=10;ft=K*exp((a+i*w)*t);A=real(ft);B=imag(ft);C=abs(ft);D=angle(ft);subplot(2,2,1),plot(t,A),gridon;title('实部');subplot(2,2,2),plot(t,B),gridon;title('虚部');subplot(2,2,3),plot(t,C),gridon;title('取模');subplot(2,2,4),plot(t,D),gridon;title('相角');（2）t=0:0.001:3;y=square(2*pi*10*t,30);plot(t,y);axis([0,1,-1,1]);title('方波信号');-2-1.5-1-0.500.511.5200.511.5t(s)y(s)门函数（3）t=-2:0.01:2;y=uCT(t+0.5)-uCT(t-0.5);plot(t,y),gridonaxis([-2,2,0,1.5]);xlabel('t(s)'),ylabel('y(s)')title('门函数')实验二连续时间LTI系统的时域分析实验目的1．运用MATLAB符号求解连续系统的零输入响应和零状态响应；2．运用MATLAB数值求解连续系统的零状态响应；3．运用MATLAB求解连续系统的冲激响应和阶跃响应；4．运用MATLAB卷积积分法求解系统的零状态响应。01234567800.51t零输入响应01234567800.10.2t零状态响应01234567800.511.5t完全响应01234567800.050.10.150.20.25t(s)y(t)零状态响应实验内容：00.511.522.533.54-2024t(s)h(t)冲击响应00.511.522.533.5400.51t(s)s(t)阶跃响应012340.20.40.60.811.2f1(t)t01234-1012f2(t)t01234567800.20.40.6f(t)=f1(t)*f2(t)t实验编程：(1)ts=0;te=8;dt=0.01;sys=tf([1,16],[1,2,32]);t=ts:dt:te;f=exp(-2*t);y=lsim(sys,f,t);plot(t,y),gridon;xlabel('t(s)'),ylabel('y(t)')title('零状态响应')012345678-0.2-0.100.10.20.30.40.50.6t(s)y(t)零状态响应01234567800.10.20.30.4t(s)h(t)冲激响应01234567800.20.40.60.8t(s)s(t)阶跃响应(2)t=0:0.01:8;sys=tf([1],[1,3,2]);h=impulse(sys,t);s=step(sys,t);subplot(2,1,1);plot(t,h),gridonxlabel('t(s)'),ylabel('h(t)')title('冲激响应')subplot(2,1,2);plot(t,s),gridonxlabel('t(s)'),ylabel('s(t)')title('阶跃响应')-10-8-6-4-202468100123(rad/s)|H()|H(w)的频率特性-10-8-6-4-20246810-4-2024(rad/s)|phi()|H(w)的相频特性00.511.5200.51Time(sec)矩形脉冲信号u1t(t)-1001000.51(rad/s)矩形脉冲频谱X()00.511.5200.51Time(sec)响应的时域波形u2(t)-1001000.51(rad/s)响应的频谱U2()实验三连续时间LTI系统的频率特性及频域分析实验目的1．运用MATLAB分析连续系统的频率特性；2．运用MATLAB进行连续系统的频域分析。实验内容：02468101214161820-10-50510Time(sec)f(t)输入信号的波形02468101214161820-2-1012Time(sec)y(t)稳态响应的波形实验编程：（1）w1=1;w2=10;A=5;B=2;t=0:0.01:20;H1=1/(-w1^2+3*j*w1+2);H2=1/(-w2^2+3*j*w2+2);f=5*cos(w1*t)+2*cos(w2*t);y=A*abs(H1)*cos(w1*t+angle(H1))+B*abs(H2)*cos(w2*t+angle(H2));subplot(211),plot(t,f),gridon;xlabel('Time(sec)'),ylabel('f(t)');title('输入信号的波形');subplot(212),plot(t,y),gridon;xlabel('Time(sec)'),ylabel('y(t)');title('稳态响应的波形')-3-2-10123-2-1.5-1-0.500.511.52零点极点实验四连续时间LTI系统的零极点分析实验目的1．运用MATLAB求解系统函数的零极点；2．运用MATLAB分析系统函数的零极点分布与其时域特性的关系；3．运用MATLAB分析系统函数的零极点分布与其系统稳定性的关系。实验原理1.系统函数及其零极点的求解系统零状态响应的拉普拉斯变换与激励的拉普拉斯变换之比称为系统函数H(s)，即mm-10mm-110nn-1nn-1100()()()mjjjniiibsbsbsbsbYsHsFsasasasaas在连续时间LTI系统的复频域分析中，系统函数起着十分重要的作用，它反映了系统的固有特性。系统函数H(s)通常是一个有理分式，其分子和分母均为可分解因子形式的多项式，各项因子表明了H(s)零点和极点的位置，从零极点的分布情况可确定系统的性质。H(s)零极点的计算可应用MATLAB中的roots函数，分别求出分子和分母多项式的根即可。实验内容：-2-1012-2-1.5-1-0.500.511.52Pole-ZeroMapRealAxisImaginaryAxis00.511.522.502468101214ImpulseResponseTime(sec)Amplitude-2-1012-8-6-4-202468Pole-ZeroMapRealAxisImaginaryAxis00.511.522.5-2-1.5-1-0.500.511.5ImpulseResponseTime(sec)Amplitudep=-2.0000+1.0000i-2.0000-1.0000iz=2-2-1012-2-1.5-1-0.500.511.52Pole-ZeroMapRealAxisImaginaryAxis010203040-1-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.81ImpulseResponseTime(sec)Amplitude实验编程：b1=[1];a1=[1,-1];sys1=tf(b1,a1);subplot(121)pzmap(sys1)axis([-2,2,-2,2])subplot(122)impulse(b1,a1)figureb2=[1];a2=[1,-2,50];sys2=tf(b2,a2);subplot(121)pzmap(sys2)axis([-2,2,-8,8])subplot(122)impulse(b2,a2)figureb3=[1];a3=[1,0,1];sys3=tf(b3,a3);subplot(121)pzmap(sys3)axis([-2,2,-2,2])subplot(122)impulse(b3,a3)-202-8-6-4-202468Pole-ZeroMapRealAxisImaginaryAxis0246-0.08-0.06-0.04-0.0200.020.040.060.080.10.12ImpulseResponseTime(sec)Amplitude代码：b=[1];a=[1,2,50];sys2=tf(b,a);subplot(121)pzmap(sys2)axis([-2,2,-8,8])subplot(122)impulse(b,a)-202-8-6-4-202468Pole-ZeroMapRealAxisImaginaryAxis051015-1-0.500.511.52ImpulseResponseTime(sec)Amplitude代码：b=[1,4,3];a=[1,1,7,2];sys2=tf(b,a);subplot(121)pzmap(sys2)axis([-2,2,-8,8])subplot(122)impulse(b,a)实验五典型离散信号及其MATLAB实现实验目的1．掌握MATLAB语言的基本操作，学习基本的编程功能；2．掌握MATLAB产生常用离散时间信号的编程方法；3．掌握MATLAB计算卷积的方法。051000.20.40.60.81051000.20.40.60.81051000.20.40.60.810510-0.500.510510-0.500.51051000.20.40.60.810510-4-2024实验原理1.MATLAB常用离散时间信号(1)单位采样序列:01)(n00nn在MATLAB中可以利用zeros()函数实现。(2)单位阶跃序列:01)(nu00nn实验内容：1.离散信号的产生：-4-2024-20246f1(n)161820220246f2(n)121416182022240204060f1(n)*f2(n)2.离散时间信号的卷积