信号与系统实验(MATLAB 西电版)实验19 离散系统状态方程的求解[精]
信号与系统matlab实验报告
信号与系统MATLAB实验报告实验目的本实验旨在通过MATLAB软件进行信号与系统的相关实验，探究信号与系统的特性与应用。
实验步骤1. 准备工作在正式进行实验之前，我们需要做一些准备工作。
首先，确保已经安装好MATLAB软件，并且熟悉基本的操作方法。
其次，准备好实验所需的信号与系统数据，可以是已知的标准信号，也可以是自己采集的实际信号。
2. 信号的生成与显示使用MATLAB编写代码，生成不同类型的信号。
例如，可以生成正弦信号、方波信号、三角波信号等。
通过绘制信号波形图，观察不同信号的特点和变化。
t = 0:0.1:10; % 时间范围f = 1; % 信号频率s = sin(2*pi*f*t); % 正弦信号plot(t, s); % 绘制信号波形图3. 系统的建模与分析根据实验需求，建立相应的系统模型。
可以是线性时不变系统，也可以是非线性时变系统。
通过MATLAB进行模型的建立和分析，包括系统的时域特性、频域特性、稳定性等。
sys = tf([1, 2], [1, 3, 2]); % 系统传递函数模型step(sys); % 绘制系统的阶跃响应图4. 信号与系统的运算对于给定的信号和系统，进行信号与系统的运算。
例如，进行信号的卷积运算、系统的响应计算等。
通过MATLAB实现运算，并分析结果的意义与应用。
x = [1, 2, 3]; % 输入信号h = [4, 5, 6]; % 系统响应y = conv(x, h); % 信号的卷积运算plot(y); % 绘制卷积结果的波形图5. 实验结果分析根据实验数据和分析结果，对实验进行结果总结与分析。
可以从信号的特性、系统的特性、运算结果等方面进行综合性的讨论和分析。
实验总结通过本次实验，我们学习了如何在MATLAB中进行信号与系统的实验。
通过生成信号、建立系统模型、进行运算分析等步骤，我们深入理解了信号与系统的基本原理和应用方法。
通过实验数据和结果分析，我们对信号与系统有了更深刻的认识，并掌握了MATLAB在信号与系统实验中的应用技巧。
信号与系统MATLAB实验全
实验篇 信号与系统实验指导实验一、MATLAB 编程基础及典型实例一、实验目的(1) 熟悉MATLAB 软件平台的使用； (2) 熟悉MATLAB 编程方法及常用语句； (3) 掌握MATLAB 的可视化绘图技术；(4) 结合《信号与系统》的特点，编程实现常用信号及其运算。
二、实验原理连续信号是指自变量的取值范围是连续的，且对于一切自变量的取值，除了有若干个不连续点以外，信号都有确定的值与之对应。
严格来说，MATLAB 并不能处理连续信号，而是用等时间间隔点的样值来近似表示连续信号。
当取样时间间隔足够小时，这些离散的样值就能较好地近似连续信号。
矩阵是MATLAB 进行数据处理的基本单元，矩阵运算是MATLAB 最重要的运算。
通常意义上的数量（也称为标量）在MATLAB 系统中是作为1×1的矩阵来处理的，而向量实际上是仅有一行或者一列的矩阵。
通常用向量表示信号的时间取值范围，如n = -5:5，但信号x(n)、向量n 本身的下标都是从1开始的，因此必须用一个与向量x 等长的定位时间变量n ，以及向量x ，才能完整地表示序列x(n)。
这一点详情可参考预备篇示例7的程序说明。
三、实验内容与步骤(1) 新建一个文件夹，以自己的汉语名字命名，以后就用该文件夹专门存放自己所编制的M 文件和产生的图形；将该文件夹设置成当前工作目录。
(2) 绘制信号t)32sin(e x(t)t 2-=的曲线，t 的范围在0 ~ 30s ，取样时间间隔为0.1s.(3) 在n = [-10:10] 范围产生离散序列：⎩⎨⎧≤≤-=其余n0,3n 32n,x(n) ，并绘图。
四、实验报告要求整理并给出“实验内容与步骤”（2）、（3）的程序代码与产生的图形；并回答下面的问题。
(1) 在调用某一函数文件时，该文件中除了输入、输出变量外的其它变量在调用函数结束后是否还存在？这些变量是全局还是局部变量？(2) 设n = －10:0.2:20，你可以通过哪些方法查看向量n 的维数？经过关系运算y = (n >= 3)以后，y 的维数是多少？y 又等于什么？(3) 通过MATLAB 的帮助系统，学习fliplr 函数的功能和使用方法。
matlab信号与系统课程设计
matlab信号与系统课程设计一、引言信号与系统是电子信息类专业中的一门重要课程，Matlab作为一种常用的计算工具，可以帮助学生更好地理解和应用信号与系统的相关知识。
本文将介绍如何使用Matlab进行信号与系统课程设计。
二、实验目的本次实验旨在通过使用Matlab软件，帮助学生深入理解信号与系统的相关知识，并掌握Matlab软件在信号与系统中的应用。
三、实验内容本次实验分为两个部分：信号处理和系统分析。
1. 信号处理1.1 生成离散时间序列信号使用Matlab中的discrete函数生成一个离散时间序列信号。
要求该信号包含10个采样点，采样频率为100Hz，幅度随机取值。
1.2 时域分析对生成的离散时间序列信号进行时域分析。
计算出该信号的均值、方差、标准差和自相关函数，并画出该信号及其自相关函数的图像。
1.3 频域分析对生成的离散时间序列信号进行频域分析。
计算出该信号的功率谱密度，并画出该功率谱密度函数图像。
2. 系统分析2.1 系统建模使用Matlab中的tf函数建立一个一阶低通滤波器系统模型。
该系统的传递函数为H(s)=1/(s+1)。
2.2 系统分析对建立的一阶低通滤波器系统进行分析。
计算出该系统的单位脉冲响应、单位阶跃响应和零极点图，并画出相应的图像。
四、实验步骤4.1 生成离散时间序列信号首先，打开Matlab软件，新建一个m文件，命名为“signal_processing.m”。
在m文件中输入以下代码：t = 0:0.01:0.09;x = rand(1,10);stem(t,x);解释：t表示时间轴上的采样点，从0开始每隔0.01秒取一个采样点，共计10个采样点；x表示信号幅度，使用rand函数随机生成10个数作为幅度值；stem函数用于绘制离散时间序列信号图像。
4.2 时域分析在m文件中输入以下代码：mean_x = mean(x)var_x = var(x)std_x = std(x)rxx = xcorr(x);subplot(2,1,1);stem(t,x);title('Discrete Time Sequence');xlabel('Time (s)');ylabel('Amplitude');subplot(2,1,2);stem(-9:9,rxx);title('Autocorrelation Function');xlabel('Lag (s)');ylabel('Amplitude');解释：mean函数用于计算信号的均值；var函数用于计算信号的方差；std函数用于计算信号的标准差；xcorr函数用于计算信号的自相关函数。
利用 MATLAB 求解系统的状态方程
实验报告实验名称利用 MATLAB 求解系统的状态方程系统的能控性、能观测性分析系专业班学号授课老师预定时间2014-5-28 实验时间实验台号14一、目的要求掌握状态转移矩阵的概念。
学会用 MATLAB求解状态转移矩阵。
掌握求解系统状态方程的方法，学会绘制状态响应曲线；掌握线性系统状态方程解的结构。
学会用 MATLAB 求解线性定常系统的状态响应和输出响应，并绘制相应曲线。
掌握能控性和能观测性的概念。
学会用 MATLAB 判断能控性和能观测性。
掌握系统的结构分解。
学会用 MATLAB 进行结构分解。
掌握最小实现的概念。
学会用 MATLAB 求最小实现。
二、原理简述线性定常连续系统的状态转移矩阵为。
函数 step( ) 可直接求取线性连续系统的单位阶跃响应。
函数 impulse( ) 可直接求取线性系统的单位脉冲响应。
函数 lsim( ) 可直接求取线性系统在任意输入信号作用下的响应。
函数 initial( ) 可求解系统的零输入响应。
n 阶线性定常连续或离散系统状态完全能控的充分必要条件是：能控性矩阵的秩为 n。
线性定常连续或离散系统输出能控的充分必要条件是：矩阵的秩为m。
n 阶线性定常连续或离散系统状态完全能观测的充分必要条件是：能观测性矩阵的秩为 n。
三、仪器设备PC 计算机，MATLAB 软件四、容步骤题2.1A=[0 1;-2 -3];B=[3;0];C=[1 1];D=0;G=ss(A,B,C,D);t=0.5;p=expm(A*t)u1=0;x10=[1;-1];[y1o,t,x1o]=initial(G,x10,t)t2=0:0.5:10;x20=[0;0];u2=ones(size(t2));[y2,t2,x2]=lsim(G,u2,t2);plot(t2,x2,':',t2,y2,'-')t3=0:0.5:10;u3=1+exp(-t3).*cos(3*t3);x30=[0;0];题2.1题2.2G = 0.9709 0.0448 -1.1212 0.7915H = 0.00120.0448。
MATLAB信号与系统实验报告
信号与系统实验报告（5）MATLAB 综合实验项目二 连续系统的频域分析目的：周期信号输入连续系统的响应可用傅里叶级数分析。
由于计算过程烦琐，最适合用MATLAB 计算。
通过编程实现对输入信号、输出信号的频谱和时域响应的计算，认识计算机在系统分析中的作用。
任务：线性连续系统的系统函数为11)(+=ωωj j H ，输入信号为周期矩形波如图1所示，用MATLAB 分析系统的输入频谱、输出频谱以及系统的时域响应。
图1方法：1、确定周期信号f(t)的频谱nF 。
基波频率Ω。
2、确定系统函数)(Ωjn H 。
3、计算输出信号的频谱nn F jn H Y )(Ω= 4、系统的时域响应∑∞-∞=Ω=n tjn neY t y )(MATLAB 计算为y=Y_n*exp(j*w0*n'*t);要求（画出3幅图）：1、在一幅图中画输入信号f(t)和输入信号幅度频谱|F(jω)|。
用两个子图画出。
2、画出系统函数的幅度频谱|H(jω)|。
3、在一幅图中画输出信号y(t)和输出信号幅度频谱|Y(jω)|。
用两个子图画出。
解:(1)分析计算：输入信号的频谱为(n)输入信号最小周期为=2，脉冲宽度，基波频率Ω=2π/=π，所以(n)系统函数为因此输出信号的频谱为系统响应为(2)程序：t=linspace(-3,3,300);tau_T=1/4; %n0=-20;n1=20;n=n0:n1; %计算谐波次数20F_n=tau_T*Sa(tau_T*pi*n);f=2*(rectpuls(t+1.75,0.5)+rectpuls(t-0.25,0.5)+rectpuls(t-2.25,0.5));figure(1),subplot(2,1,1),line(t,f,'linewidth',2); %输入信号的波形axis([-3,3,-0.1,2.1]);grid onxlabel('Time(sec)','fontsize',8),title('输入信号','fontweight','bold') %设定字体大小，文本字符的粗细text(-0.4,0.8,'f(t)')subplot(2,1,2),stem(n,abs(F_n),'.'); %输入信号的幅度频谱xlabel('n','fontsize',8),title('输入信号的幅度频谱','fontweight','bold')text(-4.0,0.2,'|Fn|')H_n=1./(i*n*pi+1);figure(2),stem(n,abs(H_n),'.'); %系统函数的幅度频谱xlabel('n','fontsize',8),title('系统函数的幅度频谱','fontweight','bold')text(-2.5,0.5,'|Hn|')Y_n=H_n.*F_n;y=Y_n*exp(i*pi*n'*t);figure(3),subplot(2,1,1),line(t,y,'linewidth',2); %输出信号的波形axis([-3,3,0,0.5]);grid onxlabel('Time(sec)','fontsize',8),title('输出信号','fontweight','bold')text(-0.4,0.3,'y(t)')subplot(2,1,2),stem(n,abs(Y_n),'.'); %输出信号的幅度频谱xlabel('n','fontsize',8),title('输出信号的幅度频谱','fontweight','bold')text(-4.0,0.2,'|Yn|')(3)波形：-3-2-1012300.511.52Time(sec)输入信号n输入信号的幅度频谱-20-15-10-55101520n系统函数的幅度频谱-3-2-112300.10.20.30.4Time(sec)输出信号n输出信号的幅度频谱项目三 连续系统的复频域分析目的：周期信号输入连续系统的响应也可用拉氏变换分析。
matlab信号与系统实验报告
matlab信号与系统实验报告Matlab信号与系统实验报告引言：信号与系统是电子工程、通信工程等领域中的重要基础课程，对于理解和应用各种信号处理技术具有重要意义。
本实验报告旨在通过使用Matlab软件，对信号与系统的基本概念和实验进行探讨和分析。
实验一：信号的基本特性分析在信号与系统的研究中，我们首先需要了解信号的基本特性。
通过Matlab软件，我们可以方便地对不同类型的信号进行分析和处理。
在本实验中，我们选择了常见的正弦信号和方波信号进行分析。
首先，我们生成了一个频率为1kHz，幅度为2V的正弦信号，并绘制了其时域波形图和频谱图。
通过观察时域波形图，我们可以看到正弦信号具有周期性和连续性的特点。
而通过频谱图，我们可以看到正弦信号在频域上只有一个峰值，说明其是单频信号。
接下来，我们生成了一个频率为1kHz，幅度为2V，占空比为50%的方波信号，并绘制了其时域波形图和频谱图。
与正弦信号不同，方波信号具有分段常值的特点。
通过频谱图，我们可以看到方波信号在频域上存在多个谐波分量，说明其是由多个频率的正弦信号叠加而成。
实验二：系统的时域响应分析在信号与系统中，系统的时域响应是描述系统对输入信号进行处理的重要指标。
通过Matlab软件，我们可以方便地分析和绘制系统的时域响应。
在本实验中，我们选择了一个一阶低通滤波器作为系统，输入信号为一个频率为1kHz，幅度为2V的正弦信号。
通过绘制输入信号和输出信号的时域波形图，我们可以观察到系统对输入信号进行了滤波处理，输出信号的幅度和相位发生了变化。
此外，我们还可以通过改变系统的参数，如截止频率和阶数，来观察系统的时域响应的变化。
通过对比不同参数下的输出信号波形图，我们可以得出不同参数对系统响应的影响。
实验三：系统的频域响应分析除了时域响应，频域响应也是描述系统特性的重要指标。
通过Matlab软件，我们可以方便地进行系统的频域响应分析。
在本实验中，我们选择了一个二阶巴特沃斯低通滤波器作为系统，输入信号为一个频率为1kHz，幅度为2V的正弦信号。
信号与系统实验(MATLAB 西电版)实验19 离散系统状态方程的求解
(2) 描述离散时间系统的信号流图如图所示，确定该系 统的系统函数(离散系统信号流图的形式与连续系统相同，只 不过是变量s换为z，在此不再详述。请参照上一节)
实验19 离散系统状态方程的求解 图 19.3 系统的信号流图
实验19 离散系统状态方程的求解
(1) 对于程序设计实验，要求通过对验证性实验的练习， 自行编制完整的实验程序，实现对信号的模拟，并得出实验
(2) 在计算机中输入程序，验证实验结果，并将实验结 (3) 在实验报告中写出完整的自编程序，并给出实验结
离散系统状态变量分析方法的特点。
实验19 离散系统状态方程的求解 图 19.1 离散系统状态方程的求解
实验19 离散系统状态方程的求解
(2) MATLAB A=［0 1; -2 3］; B=［0; 1］; % C=［1 1; 2 -1］; D=zeros(2，1); x0=［1; -1］; % N=10; f=ones(1，N);
实验19 离散系统状态方程的求解
%f=input(′输入信号f=′) %要求长度为n clear all A=［0.5 0; 0.25 0.25］; B=［1; 0］; x0=［-1; 0.5］; n=10; f=［0 0.5*ones(1，n-1)］; x(：，1)=x0; for i=1：n
x(:，i+1)=A*x(:，i)+B*f(i); end subplot(2，1，1); stem(［0：n］，x(1，：)); subplot(2，1，2); stem(［0：n］，x(2，：)); 离散系统状态方程的求解结果如图19.1所示。
实验19 离散系统状态方程的求解
sys=ss(A，B，C，D，［］); y=lsim(sys，f，［］，x0); k=0：N-1; subplot(2，1，1); stem(k，y(：，1)，′b′); subplot(2，1，2); stem(k，y(：，2)，′b′); 离散系统状态方程的求解结果如图19.2
信号与系统利用MATLAB进行信号与系统分析与方程讲解
0.2
0.1
0
-3
-2
-1
0
1
2
3
1
0.9
0.8
0.7
ft=tripuls(t,4,1);
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
信号与系统利用MATLA0.B1 进行信号与系
统分析和方程0讲解
-3
-2
-1
0
1
2
3
一、基本信号的MATLAB表示
% unit impuls sequence
1 0.9
k=-50:50;
0.8
0.7
uk=[zeros(1,50), ones(1,51Fra bibliotek];0.6
0.5
stem(k,uk)
0.4
0.3
0.2
function [f,k]=stepseq(k0,k1,k2) %产生 f[k]=u(k-k0);k1<=k<=k2
0.1
0
-50 -40 -30 -20 -10
0
10 20 30 40 50
axis([-1 3 0 2]);
直接在命令窗口输入以上命令
建一个名字为my_file.M的文件，然后在命令窗口输
入文件名及回车。 信号与系统利用MATLAB进行信号与系统分析和 方程讲解
二、获取帮助
命令窗口输入： help+函数名 例如 help plot
信号与系统利用MATLAB进行信号与系 统分析和方程讲解
一、基本信号的MATLAB表示
%decaying exponential t=0:001:10; A=1; a=-0.4; ft=A*exp(a*t); plot(t,ft)
信号与系统软件实验报告
信号与系统软件实验报告姓名： 学号：实验项目七：表示信号与系统的MATLAB 函数一、实验项目名称：表示信号、系统的MATLAB 函数二、实验目的与任务：目的：1、加深对常用离散信号的理解；2、熟悉表示信号的基本MATLAB 函数。
任务：基本MATLAB 函数产生离散信号；基本信号之间的简单运算；判断信号周期。
三、实验原理：利用MATLAB 强大的数值处理工具来实现信号的分析和处理，首先就是要学会应用MATLAB 函数来构成信号。
常见的基本信号可以简要归纳如下：1、单位抽样序列⎩⎨⎧=01)(n δ 00≠=n n 在MATLAB 中可以利用zeros()函数实现。
;1)1();,1(==x N zeros x如果)(n δ在时间轴上延迟了k 个单位，得到)(k n -δ即：⎩⎨⎧=-01)(k n δ≠=n k n 2、单位阶跃序列 ⎩⎨⎧01)(n u 00<≥n n 在MATLAB 中可以利用ones()函数实现。
);,1(N ones x =3、正弦序列 )/2sin()(ϕπ+=Fs fn A n x采用MATLAB 实现)/***2sin(*1:0fai Fs n f pi A x N n +=-=4、复正弦序列 n j e n x ϖ=)(采用MATLAB 实现)**ex p(1:0n w j x N n =-= 5、指数序列n a n x =)(采用MATLAB 实现na x N n .^1:0=-= 四、 实验内容：MATLAB 仿真实验步骤：1、编制程序产生上述5种信号（长度可输入确定），并绘出其图形。
1、单位抽样序列 ： N=[-5:5]x=[zeros(1,5) 1 zeros(1,5)]stem(N,x)2、单位阶跃序列：N=[-10:10]x=[zeros(1,10) ones(1,11)] stem(N,x)正弦序列：requency=100fai=pi/3A=1Fs=100n=[0:100]x=A*sin(2*pi*fai*n/Fs+fai) stem(n,x)④复正弦序列： N=100w=100n=[0:N]x=exp(i*w*n)stem(n,x)⑤指数序列：N=10A=3n=[0:N] x=A.^n stem(n,x)2、在310≤≤n 内画出下面每一个信号：1223[]sin()cos()44[]cos ()4[]sin()cos()48nn x n nx n n n x n πππππ===1) a.源代码： N=31n=[0:N]x1=sin(pi*n/4).*cos(pi*n/4)stem(n,x1)b.输出结果如下：2) a.源代码： N=31n=[0:N]x1=cos(pi*n/4).*cos(pi*n/4)stem(n,x1)b.输出结果如下3) a.源代码：N=31 n=[0:N]x1=sin(pi*n/4).*cos(pi*n/8) stem(n,x1) B. 输出结果如下：思考问题：每个信号的基波周期是什么？对于这3个信号中的每一个，不依赖MATLAB ，如何来确定基波周期？答：第一个信号的基波周期是4，第二个信号的基波周期也是4，第三个信号的基波周期是32。
信号与系统 matlab实验报告
信号与系统 matlab实验报告信号与系统 Matlab 实验报告引言：信号与系统是电子信息类专业中的一门重要课程，它研究了信号的产生、传输和处理过程，以及系统对信号的响应和影响。
通过实验，我们可以更直观地理解信号与系统的基本概念和原理，并掌握使用 Matlab 进行信号与系统分析和处理的方法。
实验一：信号的产生与显示在信号与系统课程中，我们首先需要了解不同类型的信号，以及如何产生和显示这些信号。
在 Matlab 中，我们可以使用一些函数来生成常见的信号波形，如正弦波、方波、三角波等。
通过编写简单的 Matlab 程序，我们可以实现信号的产生和显示。
实验二：信号的采样与重构在实际应用中，信号通常以连续时间的形式存在，但在数字系统中需要将其转换为离散时间的信号进行处理。
这就需要进行信号的采样和重构。
在 Matlab 中，我们可以使用采样函数和重构函数来模拟这一过程，并观察采样率对信号重构质量的影响。
实验三：信号的滤波与频谱分析信号滤波是信号处理中的重要环节，它可以去除信号中的噪声和干扰，提高信号质量。
在 Matlab 中，我们可以使用滤波函数来实现不同类型的滤波器，并观察滤波对信号频谱的影响。
此外，我们还可以使用频谱分析函数来研究信号的频谱特性，如频谱密度、功率谱等。
实验四：系统的时域与频域分析系统是信号处理中的重要概念，它描述了信号在系统中的传输和变换过程。
在Matlab 中，我们可以使用系统函数来模拟不同类型的系统，并观察系统对信号的时域和频域响应。
通过实验，我们可以深入理解系统的时域特性和频域特性，如冲击响应、频率响应等。
实验五：信号的调制与解调信号调制是将信息信号转换为调制信号的过程，而解调则是将调制信号恢复为原始信号的过程。
在 Matlab 中，我们可以使用调制函数和解调函数来模拟不同类型的调制和解调方式，如调幅、调频、调相等。
通过实验，我们可以了解不同调制方式的原理和特点，并观察调制和解调对信号的影响。
信号与系统MATLAB实验(word文档良心出品)
2016-2017学年第一学期信号与系统实验报告班级：姓名：学号：成绩：指导教师：实验一 常见信号的MATLAB 表示及运算一．实验目的1．熟悉常见信号的意义、特性及波形2．学会使用MATLAB 表示信号的方法并绘制信号波形 3. 掌握使用MATLAB 进行信号基本运算的指令 4. 熟悉用MATLAB 实现卷积积分的方法二．实验原理信号一般是随时间而变化的某些物理量。
按照自变量的取值是否连续，信号分为连续时间信号和离散时间信号，一般用()f t 和()f k 来表示。
若对信号进行时域分析，就需要绘制其波形，如果信号比较复杂，则手工绘制波形就变得很困难，且难以精确。
MATLAB 强大的图形处理功能及符号运算功能，为实现信号的可视化及其时域分析提供了强有力的工具。
根据MATLAB 的数值计算功能和符号运算功能，在MATLAB 中，信号有两种表示方法，一种是用向量来表示，另一种则是用符号运算的方法。
在采用适当的MATLAB 语句表示出信号后，就可以利用MATLAB 中的绘图命令绘制出直观的信号波形了。
下面分别介绍连续时间信号和离散时间信号的MATLAB 表示及其波形绘制方法。
1.连续时间信号所谓连续时间信号，是指其自变量的取值是连续的，并且除了若干不连续的点外，对于一切自变量的取值，信号都有确定的值与之对应。
从严格意义上讲，MATLAB 并不能处理连续信号。
在MATLAB 中，是用连续信号在等时间间隔点上的样值来近似表示的，当取样时间间隔足够小时，这些离散的样值就能较好地近似出连续信号。
在MATLAB 中连续信号可用向量或符号运算功能来表示。
⑴ 向量表示法对于连续时间信号()f t ，可以用两个行向量f 和t 来表示，其中向量t 是用形如12::t t p t 的命令定义的时间范围向量，其中，1t 为信号起始时间，2t 为终止时间，p 为时间间隔。
向量f 为连续信号()f t 在向量t 所定义的时间点上的样值。
信号与系统Matlab实验
实验一信号与系统的时域分析一、实验目的1、熟悉和掌握常用的用于信号与系统时域仿真分析的MA TLAB函数；2、掌握连续时间和离散时间信号的MA TLAB产生，掌握用周期延拓的方法将一个非周期信号进行周期信号延拓形成一个周期信号的MATLAB编程；3、牢固掌握系统的单位冲激响应的概念，掌握LTI系统的卷积表达式及其物理意义，掌握卷积的计算方法、卷积的基本性质；4、掌握利用MA TLAB计算卷积的编程方法，并利用所编写的MA TLAB程序验证卷积的常用基本性质；掌握MATLAB描述LTI系统的常用方法及有关函数，并学会利用MA TLAB求解LTI 系统响应，绘制相应曲线。
基本要求：掌握用MA TLAB描述连续时间信号和离散时间信号的方法，能够编写MATLAB程序，实现各种信号的时域变换和运算，并且以图形的方式再现各种信号的波形。
掌握线性时不变连续系统的时域数学模型用MATLAB描述的方法，掌握卷积运算、线性常系数微分方程的求解编程。
二、实验原理信号（Signal）一般都是随某一个或某几个独立变量的变化而变化的，例如，温度、压力、声音，还有股票市场的日收盘指数等，这些信号都是随时间的变化而变化的，还有一些信号，例如在研究地球结构时，地下某处的密度就是随着海拔高度的变化而变化的。
一幅图片中的每一个象素点的位置取决于两个坐标轴，即横轴和纵轴，因此，图像信号具有两个或两个以上的独立变量。
在《信号与系统》课程中，我们只关注这种只有一个独立变量（Independent variable）的信号，并且把这个独立变量统称为时间变量（Time variable），不管这个独立变量是否是时间变量。
在自然界中，大多数信号的时间变量都是连续变化的，因此这种信号被称为连续时间信号（Continuous-Time Signals）或模拟信号（Analog Signals），例如前面提到的温度、压力和声音信号就是连续时间信号的例子。
离散时间信号与系统实验的matlab实现
离散时间信号与系统实验的matlab实现离散时间信号与系统[实验⽬的]1．了解信号处理的基本操作2．熟悉⼀些常⽤的序列及其应⽤[实验原理]我们所接触的信号⼤多为连续信号，为使之便于处理，往往要对其进⾏采样，对信号抽样并保证其能完全恢复，对抽样频率有⼀定的限制。
基本的离散序列的定义如下：1．单位采样序列2．单位阶跃序列3．实指数序列，；a为实数4．复数指数序列，6．周期序列，[实验内容]1．⽤MATLAB实现函数impseq(n0,n1,n2)，使函数实现，。
函数定义：function [x,n]=impseq(n0,n1,n2)if (n1>n2||n0>n2||n0error('parameter error');end;if (n1<=n2)for n=1:n2-n1+1if (n==n0)x(1,n)=n1-1+n;x(2,n)=1;end;x(1,n)=n1-1+n;x(2,n)=0;end;x(2,n0-n1+1)=1;end;运⾏结果：impseq(3,1,9)ans =6 7 8 9 10 11 12 13 140 0 0 0 1 0 0 0 02．⽤MATLAB实现函数stepseq(n0,n1,n2)，使函数实现u(n-n0)，。
函数定义：function [x,n]=stepseq(n0,n1,n2)if (n0>n2||n0n2)error('parameter error');end;for n=1:n2-n1+1if (n+n1-1x(1,n)=n1+n-1;x(2,n)=0;elsex(1,n)=n1+n-1;x(2,n)=1;end;end;运⾏结果：Stepseq(4,2,10)ans =2 3 4 5 6 7 8 9 100 0 1 1 1 1 1 1 1 注：与上同，上⾯⼀⾏是⾃变量，下⾯⼀⾏是函数值。
3．⽤MATLAB实现下列序列a.b.c.d. 将c中的扩展为，周期数为4函数定义：%函数实现序列function [x,n]=f1()for n=1:9%实现序列函数function f2()for k=1:10x=exp((2+3*j).*k);disp(x);end;%实现序列的函数function f3()for k=0:10x=3*cos(0.1*pi*k+pi/3)+2*sin(0.5*pi*k);disp(x);end;%实现序列d中要求的函数function f4(n)while (1)n=n-11;if (n<0)break;end;end;n=n+11;disp(n);for k=0:10x(1,k+1)=3*cos(0.1*pi*k+pi/3)+2*sin(0.5*pi*k); end; n=n+1;disp(x(1,n));A：产⽣运⾏结果：f13.00004.00005.00006.00007.0000 0.9000 0.8100 0.7290 0.6561 0.5905 0.5314 0.47838.0000 9.00000.4305 0.3874B产⽣运⾏结果：f2-7.3151 + 1.0427i 52.4235 -15.2556i -3.6758e+002 +1.6626e+002i2.5155e+003 -1.5995e+003i -1.6733e+004 +1.4324e+004i1.0747e+005 -1.2223e+005i -6.5870e+005 +1.0062e+006i3.7693e+006 -8.0471e+006i -1.9182e+007 +6.2796e+007i7.4837e+007 -4.7936e+008iC、产⽣x(n)=3cos(0.1πn+π/3)+2sin(0.5πn) 0<=n<=10运⾏结果：f31.50002.6237 -0.3136 -3.2202 -2.0074 -0.5981 -2.9344-4.9836 -2.7406 -0.2294 -1.50004．MATLAB中可⽤算术运算符“+”实现信号相加，但和的长度必须相等。
信号与系统实验(MATLAB西电版)课件
课程反馈
学习体验
学生们对这门信号与系统实验课 程的总体学习体验如何?是否达到 了预期目标?
实验内容
实验内容是否安排合理,能够帮助 学生深入理解相关知识点?是否存 在需要优化的地方?
实验环境
实验在电子实验室进行,学生可以使用示波 器、信号发生器等仪器设备来验证 MATLAB仿真结果。
MATLAB基础入门
初识MATLAB
了解MATLAB的基本界面、工作区和编辑器，掌握基本的命令操作。
数据类型与运算
学习MATLAB中常用的数据类型,如标量、向量和矩阵,并熟练使用各种数学运算 。
编程基础
MATLAB应用
学生对MATLAB的使用是否感到 困难?是否需要提供更多的入门指 导和示例代码?
教学反馈
学生对教学方式、教学质量以及 师生互动是否满意?有何建议和意 见?
线性时不变系统
定义
线性时不变系统是一类特殊的 动态系统,它具有线性和时不 变的特性,能够对输入信号进 行处理并产生输出信号。
特性
线性时不变系统满足叠加原理 和时不变性,可以利用卷积运 算来描述系统的输入输出关系 。
应用
线性时不变系统广泛应用于声 音信号处理、图像处理、通信 系统等领域,为信号分析与处 理提供了重要理论基础。
傅里叶级数
周期性信号的表示
傅里叶级数可以将任意周期性信号分解 为无限个正弦和余弦函数的叠加,这样 为信号分析和处理提供了强大的工具。
系数计算
通过积分运算可以计算出每个频率分量 对应的振幅和相位系数,从而获得信号 的频域表达。
MATLAB信号与系统实验报告.doc
MATLAB信号与系统实验报告.doc实验目的：通过对MATLAB信号与系统工具箱中的函数学习和使用，掌握信号离散化、信号离散时间傅里叶变换、数字滤波器等信号处理方法并在MATLAB环境下实现，加深对信号与系统基础知识的理解。
实验原理：1.信号离散化：连续信号在计算机中只能被离散表示，因此需要对信号进行离散化处理。
MATLAB中有许多函数用于将连续信号离散化，包括‘sampling’和‘downsampling’函数。
2.离散时间傅里叶变换：离散时间傅里叶变换（DTFT）是信号处理中常用的方法，用于分析信号的频域特性。
使用MATLAB中的‘fft’（快速傅里叶变换）函数计算DTFT，其结果为复数。
3.数字滤波器：数字滤波器是在数字信号中进行滤波的一种方法。
MATLAB中提供了各种数字滤波器的函数，如‘designfilt’，‘filtfilt’，‘filter’等。
实验过程：1.信号离散化使用sinc函数生成一个连续信号，通过将其与离散时间通过平均取样的方法进行离散化，编写MATLAB代码将连续信号进行离散化，具体过程如下：Fs = 200; % sampling frequencyTs = 1/Fs; % sampling periodt = 0:Ts:1; % time vectorf1 = 5; % frequency of continuous signalsignal = sin(2*pi*f1*t); % continuous signalsampled = downsample(signal, 4); % downsample the signal by a factor of 4figure;plot(t, signal, 'b--', 'LineWidth', 1);hold on;stem(0:Ts*4:1, sampled, 'ro', 'LineWidth', 1.5);xlabel('Time (s)'); ylabel('Amplitude'); legend('Continuous', 'Sampled');其中，Fs表示采样频率，Ts为采样周期，t是时间向量，f1为连续信号的频率，signal为生成的连续信号。
信号与系统matlab实验报告
信号与系统matlab实验报告信号与系统MATLAB实验报告引言信号与系统是电子工程、通信工程和控制工程等领域中的重要基础课程。
通过实验，我们可以更好地理解信号与系统的概念和基本原理，并掌握使用MATLAB进行信号与系统分析的方法。
本报告将介绍我们在信号与系统实验中的实验过程、结果和分析。
实验一：连续时间信号的采样与重构在这个实验中，我们研究了连续时间信号的采样与重构。
首先，我们通过MATLAB生成了一个连续时间信号，并使用采样定理确定了采样频率。
然后，我们对连续时间信号进行采样，并通过重构方法将采样信号还原为连续时间信号。
最后，我们通过观察重构信号与原始信号的相似性来评估重构的效果。
实验二：线性时不变系统的频率响应在这个实验中，我们研究了线性时不变系统的频率响应。
首先，我们通过MATLAB生成了一个输入信号，并设计了一个线性时不变系统。
然后，我们通过将输入信号输入到系统中，并记录输出信号的幅度和相位，从而得到系统的频率响应。
最后，我们绘制了系统的幅频特性和相频特性曲线，并对其进行了分析和讨论。
实验三：离散时间信号的采样与重构在这个实验中，我们研究了离散时间信号的采样与重构。
首先，我们通过MATLAB生成了一个离散时间信号，并使用采样定理确定了采样周期。
然后，我们对离散时间信号进行采样，并通过重构方法将采样信号还原为离散时间信号。
最后，我们通过观察重构信号与原始信号的相似性来评估重构的效果，并讨论了离散时间信号的采样与重构的特点。
实验四：离散时间系统的差分方程在这个实验中，我们研究了离散时间系统的差分方程。
首先，我们通过MATLAB生成了一个输入信号，并设计了一个离散时间系统。
然后，我们通过将输入信号输入到系统中，并根据系统的差分方程计算输出信号。
最后，我们对输入信号和输出信号进行了分析和比较，并讨论了离散时间系统的差分方程的特点和应用。
实验五：连续时间信号的傅里叶变换在这个实验中，我们研究了连续时间信号的傅里叶变换。
matlab信号与系统实验报告
实验一 基本信号的产生与运算一、 实验目的学习使用MATLAB 产生基本信号、绘制信号波形、实现信号的基本运算。
二、 实验原理MATLAB 提供了许多函数用于产生常用的基本信号：如阶跃信号、脉冲信号、指数信号、正弦信号和周期方波等等。
这些信号是信号处理的基础。
1、 利用MATLAB 产生下列连续信号并作图。
（1）51),1(2)(<<---=t t u t x（2）300),32sin()(3.0<<=-t t e t x t（3）1.01.0,3000cos 100cos )(<<-+=t t t t x（4）2000),8.0cos()1.0cos()(<<=t t t t x ππ答：（1）、>> t=-1:0.02:5;>> x=(t>1);>> plot(t,-2*x);>> axis([-1,5,-3,1]);>> title('杨婕婕 朱艺星');>> xlabel('x(t)=-2u(t-1)');（2）、>> t=0:0.02:30;>> x=exp(-0.3*t).*sin(2/3*t); >> plot(t,x);>> title('杨婕婕朱艺星');>> xlabel('x(t)=exp(-0.3*t).*sin(2/3*t)');因为原函数在t=15后x(t)取值接近于零，所以将横坐标改成0到15，看得更清晰axis([0,15,-0.2,0.6]);（3）>> t=-0.1:0.01:0.1;x=cos(100*t)+cos(3000*t);plot(t,x);>> title('杨婕婕朱艺星');>>xlabel('x=cos(100*t)+cos(3000*t)');因为t的间隔取太大，以至于函数不够准确，缩小t的间隔：t=-0.1:0.002:0.2;x=cos(100*t)+cos(3000*t);plot(t,x);title('杨婕婕')>> t=-0.1:0.0001:0.1;x=cos(100*t)+cos(3000*t);>> plot(t,x);title('杨婕婕朱艺星');>> xlabel('x=cos(100*t)+cos(3000*t)');（4）、t=0:0.01:200;>> x=cos(0.1*pi*t).*cos(0.8*pi*t);>> plot(t,x);>> title('杨婕婕朱艺星');>> xlabel('x=cos(0.1*pi*t).*cos(0.8*pi*t)');因为为周期函数，可以将横坐标t间隔扩大以便于观察图像>> axis([0,30,-1,1]);2、 利用MATLAB 产生下列离散序列并作图。
用Matlab分析信号与系统课程实验
一.Matlab 概述1.入门与操作2.数值运算与符号运算3.程序设计语言4.数据图形的可视化二.二 实验的目标1.对于Matlab 应用与离散系统分析的理解2.对于零,极点的分布与时域特性关系的理解三.三 实验内容已知离散系统的零极点分布分别如下图所示，其中虚线表示单位圆，试用MATLAB 分析系统单位响应)(n h 的时域特性。
设：4842.1)()(8.0)(2)(8.0)(1)(πππj j j e s f e s e es d s c s b s a ±±±======四.原理分析根据信号与系统教程的6.2.2节H(s)的零极点分布与时域特性的关系，可由零极点的位置分析出H （s ）函数的大致类型，本题的离散系统函数分别 是1/（s-1），1/（s-0.8），1/（s-2），（π/4）/[(s-0.8)²+π²]，（π/8）/[(s-1)²+（π/8）²]，（π/4）/[(s-1.2)²+π²].五.详细设计5.1.设计思路：1.首先确定是什么系统2.离散系统则用函数impz，绘图用函数stem；连续系统用函 impulse，绘图用plot函数3.确定函数的范围大小4.标记绘制后的图的序号5.绘制图形5.2实验代码num=[0 1]; %离散系统函数的分子多项式的系数den=[1 -1]; %离散系统函数的分母多项式的系数[h n]=impz(num ,den,16); %离散系统的单位冲激响应figure(1); %标记得出的图形序号subplot(1,2,1),stem(n,h,'filled') %绘制单位冲激响应title('Impulse Response'); %绘制出的图形名称grid on;num=[0 1]; %离散系统函数的分子多项式的系数den=[1 -0.8];[h n]=impz(num ,den,16); %离散系统的单位冲激响应figure(2); %标记得出的图形序号subplot(1,2,1),stem(n,h,'filled') %绘制单位冲激响应title('Impulse Response'); %绘制出的图形名称grid on;num=[0 1];den=[1 -2];[h n]=impz(num ,den,16);figure(3);subplot(1,2,1),stem(n,h,'filled')title('Impulse Response');grid on;num=[0 0 pi/4];den=[1 -1.6 ((pi^2)/16+0.64)];[h n]=impz(num ,den,16);figure(4);subplot(1,2,1),stem(n,h,'filled')title('Impulse Response');grid on;num=[0 0 pi/8];den=[1 -2 (1+(pi^2)/64)];[h n]=impz(num ,den,16);figure(5);subplot(1,2,1),stem(n,h,'filled') title('Impulse Response');grid on;num=[0 0 pi/4];den=[1-204 (1.44+(pi^2)/ 16) ]; [h n]=impz(num ,den,16);figure(6);subplot(1,2,1),stem(n,h,'filled') title('Impulse Response');grid on;六.调试分析在这次实验过程里，我以为在网上搜到一份有关连续系统的实验代码，再稍微修改一下函数，可以成功的，第一次绘图函数用的是plot函数，结果得出的图形是连续的，不符合实验要求，第二次我把绘图函数修改成stem函数，结果得出的函数图形是一个个实心的柱形图，不符合实验要求。
信号与系统 matlab实验报告
信号与系统 matlab实验报告《信号与系统 Matlab实验报告》摘要：本实验报告通过使用 Matlab 软件进行信号与系统实验，探讨了信号与系统在数字领域的应用。
实验结果表明，Matlab 软件具有强大的信号处理和系统分析功能，能够有效地进行信号与系统的模拟和分析。
引言：信号与系统是电子工程领域中的重要基础课程，它研究了信号的产生、传输和处理，以及系统对信号的响应和影响。
在数字领域，信号与系统的理论和方法也得到了广泛的应用。
Matlab 软件作为一种强大的数学计算工具，为信号与系统的模拟和分析提供了便利和高效的途径。
实验一：信号的生成与显示在本实验中，我们首先使用 Matlab 软件生成了几种常见的信号，包括正弦信号、方波信号和三角波信号。
通过调整信号的频率、幅度和相位等参数，我们观察了信号的变化，并利用 Matlab 的绘图功能将信号图形显示出来。
实验结果表明，Matlab 软件能够方便地生成各种类型的信号，并能够直观地显示信号的波形和特性。
实验二：信号的采样与重构在本实验中，我们使用 Matlab 软件对信号进行了采样和重构。
我们首先对一个连续信号进行了离散采样，然后利用 Matlab 的插值函数对采样信号进行了重构。
实验结果表明，采样和重构过程中存在信号失真和频率混叠等问题，但通过适当的采样和重构方法，我们能够有效地还原原始信号。
实验三：系统的响应与分析在本实验中，我们使用 Matlab 软件对系统的响应进行了分析。
我们构建了几种常见的系统模型，包括线性时不变系统和滤波器系统，然后利用 Matlab 的系统分析工具对系统的频率响应、相位响应和单位脉冲响应等进行了分析。
实验结果表明，Matlab 软件能够有效地进行系统的模拟和分析，为系统设计和优化提供了有力的支持。
结论：通过本实验，我们深入了解了信号与系统在数字领域的应用，并掌握了使用 Matlab 软件进行信号与系统模拟和分析的方法。
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实验19 离散系统状态方程的求解
实验19 离散系统状态方程的求解
实验19 离散系统状态方程的求解
%f=input(′输入信号f=′) %要求长度为n clear all A=［0.5 0; 0.25 0.25］; B=［1; 0］; x0=［-1; 0.5］; n=10; f=［0 0.5*ones(1，n-1)］; x(：，1)=x0; for i=1：n
x(:，i+1)=A*x(:，i)+B*f(i); end subplot(2，1，1); stem(［0：n］，x(1，：)); subplot(2，1，2); stem(［0：n］，x(2，：)); 离散系统状态方程的求解结果如图19.1所示。
实验19 离散系统状态方程的求解
三、涉及的MATLAB
采用函数ode45可以求解微分方程。其调用格式如下： ［t，y］=ode45(odefun，tspan，y0) 其中，odefun指状态方程的表达式，tspan指状态方程对 应的起止时间［t0，tf］，y0
实验19 离散系统状态方程的求解
1. 验证性实验(参考程序) 采用MATLAB语言编程，求求解 图 19.1 离散系统状态方程的求解
实验19 离散系统状态方程的求解
(2) MATLAB A=［0 1; -2 3］; B=［0; 1］; % C=［1 1; 2 -1］; D=zeros(2，1); x0=［1; -1］; % N=10; f=ones(1，N);
实验19 离散系统状态方程的求解
(2) 描述离散时间系统的信号流图如图所示，确定该系 统的系统函数(离散系统信号流图的形式与连续系统相同，只 不过是变量s换为z，在此不再详述。请参照上一节)
实验19 离散系统状态方程的求解 图 19.3 系统的信号流图
实验19 离散系统状态方程的求解
(1) 对于程序设计实验，要求通过对验证性实验的练习， 自行编制完整的实验程序，实现对信号的模拟，并得出实验
实验19 离散系统状态方程的求解
一、实验目的 二、实验原理 三、涉及的MATLAB函数 四、实验内容与方法 五、实验要求 六、思考题
实验19 离散系统状态方程的求解
(1) 了解离散系统状态方程求解方法; (2) 了解离散系统信号流图化简的方法; (3) 了解函数ode45
x(k+1)=Ax(k)+Bf(k)
(2) 在计算机中输入程序，验证实验结果，并将实验结 (3) 在实验报告中写出完整的自编程序，并给出实验结
离散系统状态变量分析方法的特点。
实验19 离散系统状态方程的求解
sys=ss(A，B，C，D，［］); y=lsim(sys，f，［］，x0); k=0：N-1; subplot(2，1，1); stem(k，y(：，1)，′b′); subplot(2，1，2); stem(k，y(：，2)，′b′); 离散系统状态方程的求解结果如图19.2
实验19 离散系统状态方程的求解 图 19.2 离散系统状态方程的求解
实验19 离散系统状态方程的求解
2.
(1)
x(k+1)=Ax(k)+Bf(k)
其中A=
00.2 .550.025,B10, 初始状态
x1(0) x2(0)
00,
激励f(k)=δ(k)，确定该状态方程x(k)前10步的解，并画出波形。
实验19 离散系统状态方程的求解
在此只对单输入的n阶离散系统的状态方程求解。一般 采用递推迭代的方式求解，由初始条件x(0)和激励f(0)求出 k=1时的x(1)，然后依次迭代求得所要求的x(0)，…，x(n) 编程时应注意，MATLAB中变量下标不允许为零，则初始点 的下标只能取1，第n步的x的下标为n+1