课程设计说明书题目:基于Matlab的高阶方程的设计与仿真班级:电气五班姓名:陈博学号:201295014186指导教师:张小娟日期:2015年1月9日星期五课程设计任务书指导教师:张小娟教研室主任:设计题目基于Matlab的高阶系统设计与仿真设计要求一、高阶系统的设计要求:1、建立高阶系统的数学模型。2、选择PID控制方法对高阶系统进行控制。3、计算PID参数的整定结果。4、利用Simulink或M程序进行仿真。二、设计步骤与要求1、阐述系统的工作原理。2、拟定高阶系统电路组成框图。3、进行PID参数的整定。4、画出高阶系统结构图。5、写出设计性实验报告。工作计划1、2015.1.4-1.5搜集资料;2、2015.1.6-1.10电路设计;3、2015.1.10-1.12完成设计报告并提交。目录1引言...................................................................................................................................12数字滤波器概述...............................................................................................................22.1数字滤波器的基本概念...............................................................................................22.2数字滤波器的发展概况...............................................................................................22.3数字滤波器的分类.........................................................................................................32.4数字滤波器的设计.........................................................................................................42.4.1数字滤波器结构的表示方法.....................................................................................42.4.2数字滤波器的设计步骤.......................................................................................……42.4.3数字滤波器的性能要求.............................................................................................53IIR数字滤波器的设计........................................................................................................73.1IIR数字滤波器简介.......................................................................................................73.2IIR数字滤波器主要技术指标.......................................................................................73.3IIR数字滤波器的设计方法...........................................................................................83.3.1IIR数字滤波器设计方法简述..................................................................................83.3.2脉冲响应不变法设计IIR数字滤波器......................................................................94IIR数字滤波器的MATLAB实现.........................................................................................144.1MATLAB简介............................................................................................................……144.2IIR数字滤波器的典型设计法........................................................................................144.2.1IIR数字滤波器的典型设计法的一般步骤...............................................................144.2.2利用典型设计法设计IIR数字滤波器......................................................................144.3IIR数字滤波器的直接设计法....................................................................................….184.3.1方法概述.....................................................................................................................184.3.2利用直接设计发设计IIR数字滤波器....................................................................…184.4FDATool设计IIR数字滤波器...................................................................................…….214.4.1FDATool工具箱的介绍及使用...............................................................................….214.4.2利用FDATool设计IIR数字滤波器............................................................................214.5SIMULINK仿真IIR数字滤波器.......................................................................................234.5.1SIMULINK仿真概述..............................................................................................……234.5.2SIMULINK仿真实例....................................................................................................244.6总结..................................................................................................................................25参考文献致谢摘要随着信息时代的不断发展,信号的处理显得越来越重要。由于大部分信号中都含有其它噪音,因此大多的信号分析都是在滤波器的基础之上进行研究的,而数字滤波器的滤波过程是通过算法来实现的,而且能实现模拟滤波器不能完成的特殊功能。根据其冲激响应函数的时域特性,数字滤波器可分为IIR数字滤波器和FIR数字滤波器两类。其中IIR数字滤波器具有低阶次、高效率、占用存储单元少、并且对模拟滤波器的部分优良特性还可以有所保留的特点,所以它在诸多方面都有比较广泛的应用。本文先对数字滤波器的发展背景、概念、类别和设计性能的要求进行了简要的叙述。其次又介绍了两种IIR数字滤波器常见的设计方法,然后进一步通过MATLAB编程的方式来实现了具体的IIR数字滤波器的设计,再通过FDATool工具箱以直接填入预设滤波器参数的方式快速得到了所需的IIR数字滤波器。最后通过在Simulink中导入FDATool所设定滤波器的方式进行了整个滤波过程的仿真。关键词:IIR数字滤波器;MATLAB;FDATool;Simulink1引言随着科学技术的进步和经济的不断发展,人们对信息的需求量越来越大,而数字信号处理作为与之联系非常紧密的一门学科,因此也显得越来越重要。目前,在图像语音、工业制造、医疗、军事、航空航天等多个技术领域都大量的涉及到了数字信号的处理。数字信号处理中一个非常重要的技术就是数字滤波。所谓数字滤波,就是指输入的数字信号经过某些特定的数字运算关系之后转换为数字信号输出的一个过程。这个过程当中,所谓的特定运算关系通俗来讲就是对有用的信号起到一个加强的作用,而对其余没用的信号(比如干扰信号)起一个削弱的作用。根据其冲激响应函数的时域特性,数字滤波器可分为IIR数字滤波器和FIR数字滤波器两类。相对于FIR数字滤波器,IIR数字滤波器虽然存在相位的非线性问题,但在相同的性能指标下,实现IIR数字滤波器的阶次更低,因此在相位要求不高的时候,对于同一性能指标使用IIR数字滤波器可以占用更小的存储单元,而且工作量也较小,因而具有更好的经济效益和更大的应用范围。MATLAB是mathworks公司(美国)发布的主要针对算法开发、科学计算、数据可视化与数据分析以及交互式程序设计的高科技计算环境,MATLAB即矩阵实验室的英文缩写,它通过在一个操作简便的视窗环境中集成了矩阵运算、动态系统的建模与仿真、数据分析等很多强大的功能,使得众多领域的专业问题也能在它的帮助下得以简化和解决,可以说MATLAB在现今众多的计算软件当中有着举足轻重的地位。通过MATLAB来设计各种常见滤波器,不仅操作直观快速,可以去繁杂的编程过程,而且还能够更加直观的对相应参数作出调整,从而更深入的了解滤波器的特性,同时也可以将设计的滤波器导入Simulink进行仿真,让我们以更高的效率得到想要的结果。因此我们有必要在工作原理及优化方法等方面对滤波器进行更深入的研究,设计并研发性能更加优良的滤波器系统,这不仅能为其它相关领域提供必要的技术支持,而且还具有很重要的现实意义。2数字滤波器概述2.1数字滤波器的基本概念滤波器的本质就是对输入的信号通过特定运算处理之后对频率起到一个选择作用的电路。它能够