信号与系统上机实验(级试用)

1/9《信号与系统》上机实验实验指导（11级试用）说明：上机16学时，每次2学时，共8次。共7个实验项目，实验7为综合性实验项目，需4学时。上机时间：由任课老师、学习委员和实验室管理员共同决定。实验1信号变换与系统非时变性质的波形绘制1、实验目的掌握MATLAB画连续信号波形的方法，并能绘制信号变换和系统线性非时变性质的输出波形。2、预习阅读内容《信号与系统实验教程》实验1、实验2。《信号与系统分析》第1章。3、参考程序《信号与系统实验教程》第2章例2.1-2程序（如何用MATLAB画波形），例2.2-3程序（如何进行波形变换），例2.2-4程序（如何进行波形分解）。《信号与系统分析》第1章计算机例题C1.1（如何用MATLAB画波形），计算机例题C1.2（如何进行波形变换），4、MATLAB学习要点用MATLAB画波形的三要素（1）横轴赋值，两种方法t=0:0.1:30;t=起点：间隔：终点，强调横轴的间隔。t=linspace(0,30,300);t有300点，从起点0到终点30,等间隔自动计算，强调横轴的总点数。（2）纵轴赋值f=sin(pi*t.*sign(t));根据所给函数写出MATLAB表达式（3）波形绘制figure(1)，plot(t,f,'linewidth',2)MATLAB的内部函数和外部函数（1）内部函数：MATLAB软件内部就存在，调用就可以了，本次介绍几个常用函数门函数rectpuls（）调用格式y=rectpuls(t)产生高度为1,宽度为1的门函数调用格式y=rectpuls(t,W)产生高度为1,宽度为W的门函数2/9三角脉冲函数tripuls（）调用格式y=tripuls(t)产生高度为1,宽度为1的三角脉冲函数调用格式y=tripuls(t,w)产生高度为1,宽度为w的三角脉冲函数调用格式y=tripuls(t,w,s)产生高度为1,宽度为w的三角脉冲函数,-1s1，s=0时为对称三角形;s=-1,三角形顶点左边。符号函数sign（）,指数函数exp（）,正弦函数sin（），余弦函数cos（）（2）外部函数：根据编程的需要，自己编写的函数。介绍几个自编函数阶跃函数u(),文件名u.m，经常要用到，调用：y=u(t)functiony=u(t)y=(t=0);画图函数myplot(),函数名为myplot.m，可以自动将波形放在图的中间，使其美观。Matlab程序为functionmyplot(x,y)%x为横坐标数组,y为纵坐标数组.x0=x(1);xe=x(end);max_y=max(y);min_y=min(y);dy=(max_y-min_y)/10;plot(x,y,'linewidth',2);grid;axis([x0,xe,min_y-dy,max_y+dy])set(gca,'FontSize',8)建立简单函数的两种方法如)]2()1([)]1()([)(ttttttf（1）自定义外部函数zdyf.m见例2.2-3程序functiony=zdyf(t)y=t.*(u(t)-u(t-1))-(u(t-1)-u(t-2));（2）定义在线函数，见例C1.2程序zdyf=inline('t.*(u(t)-u(t-1))-(u(t-1)-u(t-2))');5、上机内容用MATLAB画出习题1-8的波形。用MATLAB画出习题1-10的波形。6、思考题若已知)3/2-1(tf的波形如图所示。试画出)(tf的波形。-2-1.5-1-0.500.511.522.53-1-0.500.513/9实验2微分方程的符号计算和波形绘制1、实验目的掌握MATLAB解微分方程的方法，并能绘制零输入响应、零状态响应和全响应的波形。2、预习阅读内容《信号与系统实验教程》实验4。《信号与系统分析》第2章。3、参考程序《信号与系统实验教程》第2章例2.4-3程序（如何用MATLAB的符号计算方法解微分方程并画波形），《信号与系统分析》第2章计算机例题C2.1（如何用MATLAB的符号计算方法解微分方程），计算机例题C2.2（如何用MATLAB的符号计算方法求零输入响应并画波形），4、MATLAB学习要点微分方程的符号计算用Matlab的符号计算方法dsolve函数可以计算微分方程的解析式。其调用格式r=dsolve('eq1,eq2,...','cond1,cond2,...','v')r=dsolve('eq1','eq2',...,'cond1','cond2',...,'v')式中，eq1,eq2,...表示常系数微分方程（组）。cond1,cond2,...表示初始条件。V表示求解的变量。在缺省情况下，默认变量为t。个人收集整理勿做商业用途参见参考程序，或《信号与系统实验教程》第40页符号量与数值量的转换函数subs（）参见参考程序，或《信号与系统实验教程》第33页在一幅图上画多条曲线，并标记图例。plot(t,y_n,t,yzi_n,'m:',t,yzs_n,'r-.','linewidth',2)个人收集整理勿做商业用途legend('全响应','零输入响应','零状态响应',0)参见参考程序，或《信号与系统实验教程》第20页微分和积分的符号计算函数diff（）《信号与系统实验教程》第33页函数int（）《信号与系统实验教程》第34页5、上机内容用MATLAB计算习题2-1，并画出系统响应的波形。用MATLAB计算习题2-3，并画出系统响应的波形。6、思考题描述某线性时不变系统的方程为)(8)(2)(6)(5)(tftftytyty已知初始条件为0)0(',3)0(yy，输入)()(tetft，能否用MATLAB的符号计算方法计算系统全响应的解析解。4/9实验3绘制连续系统的四幅图1、实验目的用MATLAB绘制连续系统的零极点图、冲激响应和阶跃响应图、频率响应和波特图。四幅图为：零极点图，冲激响应和阶跃响应图（两个响应竖排），频率响应（幅频响应和相频响应竖排），波特图。个人收集整理勿做商业用途2、预习阅读内容《信号与系统实验教程》实验9。《信号与系统分析》第3章。3、参考程序《信号与系统实验教程》实验9例4.2-1程序（如何用MATLAB画零极点图、冲激响应和阶跃响应波形图），例4.2-2程序（如何用MATLAB画频率响应图和波特图），《信号与系统分析》第3章计算机例题C3.5（如何用MATLAB画零极点图、冲激响应和阶跃响应波形图），计算机例题C3.10（如何用MATLAB画频率响应图），计算机例题C3.11（如何用MATLAB画波特图），4、MATLAB学习要点冲激响应和阶跃响应的数值计算Matlab提供了画系统零极点图的函数。pzmap()画系统冲激响应的函数。impulse()画系统阶跃响应的函数。step()参见参考程序。《信号与系统实验教程》第107页频率响应的数值计算Matlab提供了专用绘制频率响应的函数。freqs()波特图的函数，bode()参见参考程序。《信号与系统实验教程》第108页在一幅图上画多幅子图。subplot();参见参考程序，或《信号与系统实验教程》第18页多项式的乘法。conv(),信号与系统实验教程》第8页5、上机内容用MATLAB计算习题3-28。画出四幅图用MATLAB计算习题3-29。画出四幅图6、思考题描述某线性时不变系统的方程为)(8)(2)(6)(5)(tftftytyty已知初始条件为0)0(',3)0(yy，输入)()(tetft，能否用MATLAB的拉氏变换方法和时域方法计算系统全响应的解析解。5/9实验4离散信号波形绘制和迭代法计算1、实验目的掌握MATLAB绘制离散信号波形的方法，用迭代法计算差分方程的方法。2、预习阅读内容《信号与系统实验教程》实验11、12。《信号与系统分析》第4章。3、参考程序《信号与系统实验教程》实验11例5.1-1程序（如何用MATLAB画离散信号波形图），例5.1-2程序（如何用MATLAB进行波形的变换），《信号与系统实验教程》实验12例5.2-1程序（如何用MATLAB进行迭代法计算），《信号与系统分析》第4章计算机例题C4.1（如何用MATLAB画离散信号波形图），计算机例题C4.2（如何用MATLAB进行波形的变换），计算机例题C4.3（如何用MATLAB进行迭代法计算），4、MATLAB学习要点画离散信号波形的三要素与连续信号画图的方法相同，只是画图的函数是stem()参见参考程序。《信号与系统实验教程》第121页冲激函数的编写（外部函数）delta()参见参考程序。《信号与系统实验教程》第122页循环语句。for….end参见参考程序，或《信号与系统实验教程》第42页数值与字符串的转换。num2str(),str2num(),《信号与系统实验教程》第27页检测数组的长度，length()。特殊矩阵，零矩阵zeros()等。5、上机内容用MATLAB计算习题4-4。用MATLAB计算习题4-6。并显示前15项数值，画出其波形。6、思考题能否用迭代方法研究离散系统的性质？用MATLAB分析习题4-5。6/9实验5绘制离散系统的四幅图1、实验目的用MATLAB绘制离散系统的零极点图、冲激响应和阶跃响应图、零输入响应和零状态响应图和频率响应。四幅图为：零极点图，冲激响应和阶跃响应图（两个响应竖排），零输入响应和零状态响应图（两个响应竖排），频率响应（幅频响应和相频响应竖排）。个人收集整理勿做商业用途2、预习阅读内容《信号与系统实验教程》实验14。《信号与系统分析》第5章。3、参考程序《信号与系统实验教程》实验14例5.4-1程序（如何用MATLAB画零极点图、冲激响应和频率响应图），例5.4-2程序（如何用MATLAB画全响应图），例5.4-3程序（如何用MATLAB画零输入响应和零状态响应和频率响应图），《信号与系统分析》第5章计算机例题C5.3（如何用MATLAB画零极点图、冲激响应和阶跃响应波形图），计算机例题C5.4（如何用MATLAB画频率响应图），4、MATLAB学习要点冲激响应和阶跃响应的数值计算Matlab提供了画系统零极点图的函数。zplane()画系统冲激响应的函数。impz()画系统阶跃响应的函数。stepz()参见参考程序。《信号与系统实验教程》第142页频率响应的数值计算Matlab提供了专用绘制频率响应的函数。freqz()参见参考程序。《信号与系统实验教程》第143页全响应的数值计算。filter()参见参考程序，或《信号与系统实验教程》第144页5、上机内容用MATLAB计算习题5-8。画出四幅图用MATLAB计算习题5-18。画出四幅图6、思考题能否用MATLAB的Z变换方法计算离散系统响应的解析解。如习题5-17，5-22.7/9实验6周期信号的分解与合成1、实验目的用MATLAB绘制周期信号的频谱。理解周期信号的傅里叶级数分解。根据频谱用MATLAB计算前N项之和，理解周期信号的合成。观察吉布斯现象。2、预习阅读内容《信号与系统实验教程》实验5。《信号与系统分析》第6章。3、参考程序《信号与系统实验教程》实验5例3.1-1程序（如何用MATLAB实现周期信号的合成），例3.1-2程序（如何用MATLAB画周期信号的频谱），《信号与系统分析》第6章计算机例题C6.1（画单边频谱图），计算机例题C6.2（用单边频谱合成周期信号），计算机例题C6.3（用双边频谱合成周期信号），计算机例题C6.4（画双边频谱图），计算机例题C6.6（用FFT画双边频谱图）。4、MATLAB学习要点求和的数值计算用矩阵相乘可实现求和计算。如a=[12345];b=[54321]。'*51babaiii参见参考程序。如x=b_n*sin(omega_0*n'*t)y1=A_n*exp(j*omega_0*n'*