_信号与系统_在线仿真实验的研究与实现

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基于LabVIEW的“信号与系统”仿真实验系统设计

基于LabVIEW的“信号与系统”仿真实验系统设计
第 1 卷 9 2 0 第 l 期 0 9年 1
现 代教 育 技 术
M od m e Edu a ina c n o y c to l Te h ol g
V. .1 0 1 9
NO 1 0 9 .1 0 2
基于 L b I W 的 “ 号与系统 ’仿真实验 系统设计木 aVE 信 ’
俎 云霄 曾昶 畅
( 京 邮 电大 学 电 子 工 程 学 院 , 北 京 10 7 ) 北 0 8 6
【 摘要 】 “ 信号与系统”是 电子信息类专业 的重 要专 业基础课 ,概念多 ,理论性 强,比较 抽象。为便于学生理解和掌握,
设计 了基 于 L b I W 的信 号 与 系 统 仿 真 实 验 系 统 。详 细 介 绍 了系 统 构 架 、设 计 方 法 及 主要 知识 点 的 演 示 示例 。 aV E 【 键 词 】L b E ;信 号 与 系 统 ;仿 真 ; 实验 关 aVIW 【 图分 类 号 】G4 0 中 2 【 献 标 识 码 】B 文 【 文 编 号 】 1 0- 8 9 ( 0 9 1— O 4— 0 论 09 07 20 ) l1 4 l
表 1系统各模块 实验 内容
模 块 连 续 时 间 信 号 分 析 内容 基 本 信 号 发 生器 ,连 续 信 号 的卷 积 ,连 续 信 号 的微 积 分 ,连 续 信 号 的奇 偶 分 解 ,帕斯 瓦 尔 定理 的验 证
傅 里 叶级 数 和 傅 里 叶 周 期矩 形 脉 冲 的傅 里 叶级 数 ( 占空 比可 调 及 不 可 调 ) ,矩 形 脉冲 的 傅 里 叶 变 换 及 时移 性 质 ,三 脉 冲 信 变 换 号 的傅 里 叶 变 换 ,矩 形 调 幅 信 号 的傅 里 叶变 换 ( 移 性 质 ) 频 ,周 期 矩 形 脉 冲 抽 样 后 的傅 里 叶 变 换

基于MATLAB的“信号与系统”虚拟实验系统的研究

基于MATLAB的“信号与系统”虚拟实验系统的研究
节 的相关软硬件操作环境 , 实验者可以像在真实 的环境 中一
不必关心 工 程 内部 如何 进 行 工作 。G I 计 主要 依 附 于 U设 MA L B环境提供 的基本 科学 计算 , TA 同时 也可 利用 G I E UD 进行设计 , 方便的穿件各种 图形句 柄对象 , 实现 仿真平 台的
后等问题 ; 允许 出现误操 作 , 获得“ 维护保障 , 于开展 零” 便
2 虚 拟 实验 系统设计
笔者借助于 MA L B软 件及其 G I TA U 工具 , 发设 计可 开
视化 的信号与 系虚拟 实验平 台 , 过简单 友好 的交 互 式界 通 面, 完善实验 教学 。
2 1 系 统模 块 结 构 .
1 开发 工具 MAT A 简介 LB
MA L B作为虚拟实验仿真最常用软件之 一 , TA 在进行 实
验项 目 开发时能够有效弥补某些传统硬件实验 箱的不足 , 利 用其 图形用户界面设计 技术和强 大的仿 真功能完成 原来 在 物理设备上所要完成的理论实验 , 不仅可将抽象理论知识 运
MA L B的 G I TA U 工具 是一种包 含多种 图形对象 的界 面, 主要包括图形显示 、 功能按钮 控件 以及 用户 自定义 的功
在实验教学 中面临很多问题 , 如高校需要花费大量 的经费 诸 购置实验仪器 ; 硬件实验仪器易于损坏 、 操作复杂 、 中间过程
可视性差等 。虚 拟 实验技 术 的 出现 使上 述 问题 迎刃 而解 。 虚拟实验是指借助于多媒体 、 真和虚拟 现实等技术在 计算 仿
用 图形、 文字 、 数据等多种形式展现 , 为实验教学提供 一个 更
收稿 日期 :0 1— 9— 7 2 1 0 0
的时域运算 、 信号的变 换 ( 里 叶变换 、 傅 拉普 拉斯变 换 、 Z变

基于MatlabGUI的“信号与系统”教、学一体化平台研究与实现

基于MatlabGUI的“信号与系统”教、学一体化平台研究与实现

早在2 0 0 8 年举办 的“ 信 号 与 系统 国 家 精 品 课 程 培 训 ” 班 级 讨论 中. 来 自东 南 大 学 、 上 海大 学 及 温 州 大 学 等 知 名 高 校 的 数 十 位 教 授 就 对 课 程 巾 Ma t l a b 的使 用 弊 端 进 行 了讨 论 , 他 们 一致 认为 : 在使H j Ma t l a b 进行仿真 实验时 , 由于 学 生 的 积 极 性 不 高 及 对 软 件 T 具 的 掌 握 情 况 不理 想 ,很 多 需 要 学 生 独 立 完 成 的 实验无法正常进行 。 最 后 往 往 会 出 现 给 出程 序 学 生 照 抄 , 不 给 程序学生不会的情况。 讲. 这在一定程度上提高 了教师的素质 , 最 终 对 课 堂 教 学 产 生 深远影响。 针对《 嵌 入 式 系统 驱 动设 计 》 这 门课 程 , 可 以在 教学
较 好 的 教 学 效 果 …l 2 _ , 因 此 将 Ma t l a b  ̄ 1 人《 信号 与系统》 课 程 的 理论 _ 3 _ ] 和 实 践 _ 【 8 ] 教学 中, 是近年来高校《 信号与系统》 教 学 改 革 的 一 种 思 路 _ l 0 ] 。例如 , 在佐治 亚理工大学 、 麻 省 理 工 学 院、 加 州 大学 伯 克 利 分 校 等 , Ma t l a b 已经 成 为 《 信 号与系统》 的 基本教学工具 ; 在《 信 号 与 系统 》 国家 级 精 品课 程 网 站 ( 西 安 电 子科技大学 、 东南 大 学 、 北 京交 通 大 学 等 ) 及省级精品课程 ( 清 华大学 、 武汉 大学 、 北京理 工大学等) 中, 无 一 例 外 地 出 现 基 于 Ma t l a b 软件 的《 信 号 与 系统 》 仿 真 实 验 。现 有 的 基 于 Ma t l a b 的 “ 信 号 与 系 统 ” 仿 真 实 验 教 学 方 式 大 致 分 为 两 种 :一 是 基 于 Ma t l a b 源代码 形式 ; 二是 基于 图形用 户界面 ( G U I ) 形式 , 两 者 都有缺陷 。

仿真实验在信号与系统教学中的运用

仿真实验在信号与系统教学中的运用
仿 真

实 验 在 信 号 与 系 统 教 学 中 的 运 用
A p c t o o i t a i n E p r m n s n h e c i 9 f Sin l n y t m p l a i n f S Il t o x e i e t i t e T a h n o g a a d S s e i nl 蒋 娜
内容纷繁抽象 ,在专业教学过程中处于承上启下的 位置。承上是因为该课程涉及 了高等数学、电路分 析、 大学物理等课程的知识 ; 启下对通信专业后续课 程有数字信号处理、 通信原理等 , 电子类专业除数 对
函数 H s ( 的应用场合 ; ) 卷积运算与乘积运算 , 在时域 中求系统 的零状态响应 ,可 以将输入信号与系统的 单位冲激进行卷积运算 ,在频域 中求解可以将输入 信号的傅立叶变换与系统的频率响应 函数进行乘积
加 强学 生对课 程 的理 解 与 实际应 用 , 高 学 习的积极 性 , 强课 堂效 果 。 提 加 关 键词 : 真实 验 ; 学; 号与 系统 仿 教 信 中图分 类号 : 4 G6 2 文献标 识码 : A 文章 编号 :6 1 7 2 2 1 )60 4 —3 1 7 . 9 ( 0 2 0 —0 50 4
的必 考课 程 。 号 与 系统课 程教 学过 程 中知识点 多 、 信
系统的时域分析与变换 域分析等价的理论基础 ; 傅 立 叶变换 、 普 拉斯 变 换 与 Z 拉 变换 之 间 的联 系等 ; 同 样 解题 方 法多样 ,既可 以在 时域 中求 解 也可在 频 域
或 s域 中求 解 ; 统 的频 域 响 应 函数 H( 和 系 统 系 j w)
Ab ta t c r i g t h h a trsisa d p o l mso g a n y t m o r e i h r c s ft a h s r c : o d n o t e c a c e it n r b e fs n l d s se c u s t e p o e so c — Ac r c i a n e i g t i p p rp o o e u h i lt n e p rme t n o t e t a h n r c s . e s me t , h sp p r n , h s a e r p s st p t e smu ai x e o t o i n t h e c i g p o e s At h a i i t me t i a e

基于Matlab的信号与系统综合实验系统研发

基于Matlab的信号与系统综合实验系统研发

基于Matlab的信号与系统综合实验系统研发作者:张小凤, 金永幸, 马珊, 田甜, 刘晨鸽,刘杭州来源:《现代电子技术》2011年第20期摘要:为了改进《信号与系统》课程的教学方法,克服硬件实验系统的局限性,利用Matlab图形用户界面(GUI)开发了信号与系统课程综合实验系统。

该系统围绕信号处理中的典型问题进行实验建模和仿真,整个系统由实验主界面和单个实验界面组成,每个实验界面可以由用户自行设置和修改实验参数,实现实验结果的动态显示。

通过仿真实验,能够促进学生的感性认识,帮助学生对课程所学理论知识和抽象概念的理解,有效提高信号与系统实验教学效果。

同时,该实验系统可以弥补实验设备相对不足的缺陷,成为目前基于硬件实验系统的有效补充。

关键词:信号与系统课程; Matlab; GUI;综合实验中图分类号:TN911.7-34 文献标识码:A文章编号:1004-373X(2011)20-0024-03Integrated Experiment System for Signal and System Based on MatlabZHANG Xiao-feng, JIN Yong-xing, MA Shan, TIAN Tian, LIU Chen-ge, LIU Hang-zhou(College of Physics and Information Technology, Shaanxi Normal University, Xi’an 710062, China)Abstract: In order to improve the teaching method of the Signals and Systems course, and overcome the limitation of hardware experiment, an integrated experiments system of Signals and Systems course based on MATLAB graphic users' interface is designed. The experiment simulation and modeling are performed by thinking about the typical problems in the Signal and System course. The system is composed of the main menu and the subset experimental menus. Users can set and change the parameters of the experimental menu. The experimental results can be displayed immediately at the screen. The system can help the students obtain the perceptual knowledge and understand the theory and concepts, and improve the teaching effects very much. Moreover, the system remedied the insufficient of the experimental equipments. It will become a supplement for the hardware experimental system.Keywords: Signal and System course; Matlab; GUI; integrated experimental system基金项目:中央高校基本科研业务费专项基金资助(GK200902056);陕西师范大学大学生创新性实验计划项目(CX10021)0 引言《信号与系统》是电子信息类本科生必修的一门专业基础课[1-2]。

《信号与系统》课程实验报告

《信号与系统》课程实验报告

《信号与系统》课程实验报告《信号与系统》课程实验报告一图1-1 向量表示法仿真图形2.符号运算表示法若一个连续时间信号可用一个符号表达式来表示,则可用ezplot命令来画出该信号的时域波形。

上例可用下面的命令来实现(在命令窗口中输入,每行结束按回车键)。

t=-10:0.5:10;f=sym('sin((pi/4)*t)');ezplot(f,[-16,16]);仿真图形如下:图1-2 符号运算表示法仿真图形三、实验内容利用MATLAB实现信号的时域表示。

三、实验步骤该仿真提供了7种典型连续时间信号。

用鼠标点击图0-3目录界面中的“仿真一”按钮,进入图1-3。

图1-3 “信号的时域表示”仿真界面图1-3所示的是“信号的时域表示”仿真界面。

界面的主体分为两部分:1) 两个轴组成的坐标平面(横轴是时间,纵轴是信号值);2) 界面右侧的控制框。

控制框里主要有波形选择按钮和“返回目录”按钮,点击各波形选择按钮可选择波形,点击“返回目录”按钮可直接回到目录界面。

图1-4 峰值为8V,频率为0.5Hz,相位为180°的正弦信号图1-4所示的是正弦波的参数设置及显示界面。

在这个界面内提供了三个滑动条,改变滑块的位置,滑块上方实时显示滑块位置代表的数值,对应正弦波的三个参数:幅度、频率、相位;坐标平面内实时地显示随参数变化后的波形。

在七种信号中,除抽样函数信号外,对其它六种波形均提供了参数设置。

矩形波信号、指数函数信号、斜坡信号、阶跃信号、锯齿波信号和抽样函数信号的波形分别如图1-5~图1-10所示。

图1-5 峰值为8V,频率为1Hz,占空比为50%的矩形波信号图1-6 衰减指数为2的指数函数信号图1-7 斜率=1的斜坡信号图1-8 幅度为5V,滞后时间为5秒的阶跃信号图1-9 峰值为8V,频率为0.5Hz的锯齿波信号图1-10 抽样函数信号仿真途中,通过对滑动块的控制修改信号的幅度、频率、相位,观察波形的变化。

信号与系统仿真 模板

信号与系统仿真 模板

《信号与系统》仿真实验报告姓名:学号:班级:实验一信号的产生与运算一、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MATLAB函数。

2、掌握连续时间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。

二、实验原理1.1连续时间信号的仿真(1)Program1.1clear,close all,dt=0.01;t=-2:dt:2;x=sin(2*pi*t);plot(t,x)title('Sinusoidal signal x(t)')xlabel('Time t (sec)')-2-1.5-1-0.50.511.5-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.81Time t (sec)(2)单位阶跃信号u (t )和单位冲激信号δ(t )的定义function y=dalta(t); dt=0.01;y=(u(t)-u(t-dt))/dt;function y=u(t); y=(t>=0);1.2离散时间信号的仿真 Program1_2clear, close all , n=-10:10; x=sin(0.2*pi*n); stem(n,x)title('Sinusoidal signal x[n]') xlabel('Time index n')-10-8-6-4-20246810Time index nProgram1_3clear,close all,n=-5:5;x=[0,0,0,0,0.1,1.1,-1.2,0,1.3,0,0];stem(n,x,'.')grid on,title('A discrete-time sequence x[n]')xlabel('Time index n')-5-4-3-2-1012345Time index nProgram3实现了一个离散序列的产生的功能。

“信号与系统”Matlab实验仿真教学系统设计

“信号与系统”Matlab实验仿真教学系统设计

“信号与系统”Matlab实验仿真教学系统设计作者:张尤赛,马国军,黄炜嘉,周稳兰来源:《现代电子技术》2010年第18期摘要:针对“信号与系统”课程硬件实验教学不够深入和灵活的缺点,在分析理论教学和工程实际需求的基础上,利用Matlab和Simulink,建立了“信号与系统”实验仿真教学系统,并从系统设计、内容设计、界面设计、开发工具、二次开发等五个方面对该系统进行了阐述。

实验教学表明,该系统可以克服硬件实验系统的局限性,加深和拓宽了实验内容和实验层次,增强了实验的灵活性,有利于培养学生的实验动手能力和创新能力。

关键词:信号与系统; Matlab; 实验仿真教学; Simulink中图分类号:TN911.7-34; G642.4文献标识码:A文章编号:1004-373X(2010)18-0057-03Design of Mtalab Experimental Simulation Teaching System in Signals and SystemsZHANG You-sai, MA Guo-jun, HUANG Wei-jia, ZHOU Wen-lan(School of Electronics and Information, Jiangsu University of Science and Technology, Zhenjiang 212003, China)Abstract: Aiming at the disadvantages of hardware experimental teaching in Signals and Systems, the experimental simulation teaching system of Signals and Systems based on Matlab and Simulink is established by emphasizing experimental teaching requirements of theoretical teaching and actual engineering. Thus, the system design, content design, interface design, development tools and repeatedly development are studied respectively. The effects of experimental teaching show that it overcomes the limitation of hardware experiment, expands experimental contents and level, improves students hands-on ability and comprehensive quality.Keywords: signals and systems; Matlab; experimental simulation teaching; Simulink0 引言信号与系统的基本概念、基本理论与分析方法在不同学科、专业之间有着广泛应用和交叉渗透[1]。

仿真软件使用实验报告

仿真软件使用实验报告

实验名称:仿真软件应用实验实验日期:2023年X月X日实验地点:XX大学计算机实验室实验目的:1. 熟悉仿真软件的基本操作和功能。

2. 通过仿真实验,加深对理论知识的应用理解。

3. 培养分析问题、解决问题的能力。

一、实验环境1. 操作系统:Windows 102. 仿真软件:MATLAB R2022a3. 硬件环境:*****************************,16GB RAM二、实验内容本次实验以MATLAB仿真软件为平台,对以下内容进行仿真实验:1. 信号与系统2. 控制系统3. 通信系统三、实验步骤1. 信号与系统(1)建立仿真模型根据信号与系统的理论知识,设计一个简单的信号处理系统。

该系统包括输入信号、滤波器、输出信号等部分。

(2)编写仿真程序使用MATLAB编写程序,实现信号处理系统的仿真。

具体步骤如下:① 定义输入信号③ 信号处理④ 绘制输出信号(3)运行仿真程序运行仿真程序,观察输出信号的变化,分析滤波器的性能。

2. 控制系统(1)建立仿真模型根据控制系统的理论知识,设计一个简单的控制对象。

该对象包括控制器、被控对象、反馈环节等部分。

(2)编写仿真程序使用MATLAB编写程序,实现控制系统的仿真。

具体步骤如下:① 定义被控对象② 设计控制器③ 控制过程④ 绘制控制曲线(3)运行仿真程序运行仿真程序,观察控制曲线的变化,分析控制器的性能。

3. 通信系统(1)建立仿真模型根据通信系统的理论知识,设计一个简单的通信系统。

该系统包括信源、信道、信宿等部分。

(2)编写仿真程序使用MATLAB编写程序,实现通信系统的仿真。

具体步骤如下:① 定义信源③ 信号传输④ 信号接收⑤ 信号解调(3)运行仿真程序运行仿真程序,观察信号传输、接收和解调的过程,分析通信系统的性能。

四、实验结果与分析1. 信号与系统仿真结果显示,滤波器能够有效地对输入信号进行处理,输出信号满足设计要求。

滤波器的性能指标如下:- 通带波动:0.5dB- 阻带衰减:40dB- 截止频率:1kHz2. 控制系统仿真结果显示,控制器能够稳定地控制被控对象,控制曲线满足设计要求。

基于MATLAB的信号与系统实验应用研究

基于MATLAB的信号与系统实验应用研究

参考文献 :
生产 、经营 等多 方面 的活 动进 行建模 、仿真 ,实现 虚拟 制造 。 总 之 , 基 于产 品 的 数字 化 模 型 , 应用 先 进 的 系统 建 模 和 仿 真优 化 技
术 ,虚 拟 制造 实现 了从 产 品 的 设计 、加 工 、 制造 到 检 验 全 过 程 的动 态 模 拟 ,并 对 企业 的运 作 进 行 了合 理 的决 策 与最 优 控 制 .虚 拟制 造 以产 品 的 “ ”模 型 ( otP o oy e 软 Sf r t tp )取 代 了实 物样 机 ,通 过对 模 型 的模 拟测 试 进 行产 品评 估 , 能够 以较 低 的生产 成 本获 得 较 高的设 计 质量 ,缩 短 了产 品
SI CO N LI
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【 科技刨新论坛 】
运 行程序 ,如图3 示 。 所

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图5 R 电路 的频 率响 应 C
图3 U( = ( l ) et f 的零状态 响应 波形 r “ )时
更 多 的企业 带来 更大 的收益 。
和 工 程 数 据 库 ,初 步 实现 C D CP 、 C 功 能 ; 2 A、 AP A M 来自进 行信 息 集 成 推 行
PM 术 、特征 建模 技 术 ,形 成 一个C D A P A 的集 成 系统 ;3 D技 A 、C P 、CM )首先 在设 计 、工 艺、 制造 部 门建 立统 一 的产 品模 型 ,初 步 实现 并行 工程 ;进 一 一 步将 企业 管 理方 面 的M S RI 与C D/ A 系统 进行 集 成 ,实 现全 厂 范 围 I 、MP I A CM 内的信 息集 成 ,全面 实现 并行 工程 :4 )在 上述 工作 的基础 上 ,对 企业 内 的

《信号与系统》MATLAB仿真实验讲义

《信号与系统》MATLAB仿真实验讲义

《信号与系统》MATLAB仿真实验讲义(第二版)肖尚辉编写宜宾学院电信系电子信息教研室《信号与系统》课程2004年3月 宜宾使用对象:电子专业02级3/4班(本科)实验一 产生信号波形的仿真实验一、实验目的:熟悉MATLAB软件的使用,并学会信号的表示和以及用MATLAB来产生信号并实现信号的可视化。

二、实验时数:3学时+3学时(即两次实验内容)三、实验内容:信号按照自变量的取值是否连续可分为连续时间信号和离散时间信号。

对信号进行时域分析,首先需要将信号随时间变化的规律用二维曲线表示出来。

对于简单信号可以通过手工绘制其波形,但对于复杂的信号,手工绘制信号波形显得十分困难,且难以绘制精确的曲线。

在MATLAB中通常用三种方法来产生并表示信号,即(1)用MATLAB软件的funtool符合计算方法(图示化函数计算器)来产生并表示信号;(2)用MATLAB软件的信号处理工具箱(Signal Processing Toolbox)来产生并表示信号;(3)用MATLAB软件的仿真工具箱Simulink中的信号源模块。

(一) 用MATLAB软件的funtool符合计算方法(图示化函数计算器)来产生并表示信号在MATLAB环境下输入指令funtool,则回产生三个视窗。

即figure No.1:可轮流激活,显示figure No.3的计算结果。

figure No.2:可轮流激活,显示figure No.3的计算结果。

figure No.3:函数运算器,其功能有:f,g可输入函数表达式;x是自变量,在缺省时在[-2pi,2pi]的范围内;自由参数是a;在分别输入完毕后,按下面四排的任一运算操作键,则可在figure No.1或figure No.2产生相应的波形。

学生实验内容:产生以下信号波形3sin(x)、5exp(-x)、sin(x)/x、1-2abs(x)/a、sqrt(a*x)(二) 用MATLAB软件的信号处理工具箱(Signal Processing Toolbox)来产生并表示信号一种是用向量来表示信号,另一种则是用符合运算的方法来表示信号。

信号与系统实验报告实验一 信号与系统的时域分析

信号与系统实验报告实验一 信号与系统的时域分析

实验一信号与系统的时域分析一、实验目的1、熟悉与掌握常用的用于信号与系统时域仿真分析的MA TLAB函数;2、掌握连续时间与离散时间信号的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MA TLAB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MA TLAB描述LTI系统的常用方法及有关函数,并学会利用MATLAB求解LTI系统响应,绘制相应曲线。

基本要求:掌握用MA TLAB描述连续时间信号与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与运算,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MA TLAB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)一般都就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,这些信号都就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,即横轴与纵轴,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),不管这个独立变量就是否就是时间变量。

在自然界中,大多数信号的时间变量都就是连续变化的,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、压力与声音信号就就是连续时间信号的例子。

“信号与系统”在线仿真实验的研究与实现

“信号与系统”在线仿真实验的研究与实现

Re e r h a m plm e a i n o heS m ulto s a c nd I e nt to ft i a i n Onln pe i e t i e Ex rm n o heS g la y tm ft i na nd S se
ZHOU e - u B W n h i , AO n 2 Ho g
段, 用信号分析软件帮助学生完成数值计算 、 信号与 系统分析的可视化建模 , 将很大程度上祢补 传统教
学 模式 的不 足 , 达到 相辅 相 承的效果 。
() 2 在服务器端编写 Mal 信号仿真程序 , tb a 并 以 M 文件格式保存在服务器 中, 供客户端下载 。该
方法 客户 端不 能直 接 利 用 浏览 器浏 览 结 果 , 须 下 必
a ay i fsg a n t ed man a ep o ie . n l sso i n li i o i r r vd d m Ke wo d : i u ain o l ee p rme t sg a n y tm ; a lb we e v r y rss m lt n i x e i n ; in l d s se M ta b s r e o n a
维普资讯
第2卷 9
第 3期
电气电子教学学 报
J 0URNAL EEE 0F
V 0.2 No 1 9 .3
20 0 7年 6月
J r 0 7 uL 2 0
“ 号 与 系统 ’ 线 仿 真 实验 的研 究 与 实现 信 ’ 在
周 文 辉 鲍 , 鸿
( ) Mal 信号仿真源程序及产生的数据和 1把 tb a 曲线制作成固定格式 的图片 , 保存在服务器端供用 户调用。该方法可 以使客户端直接用浏览器浏览信 号仿真结果 , 无须安装和运行 Mal 软件 , tb a 但无法

《信号与系统》实验报告

《信号与系统》实验报告

《信号与系统》实验报告目录一、实验概述 (2)1. 实验目的 (2)2. 实验原理 (3)3. 实验设备与工具 (4)二、实验内容与步骤 (5)1. 实验一 (6)1.1 实验目的 (7)1.2 实验原理 (7)1.3 实验内容与步骤 (8)1.4 实验结果与分析 (9)2. 实验二 (10)2.1 实验目的 (12)2.2 实验原理 (12)2.3 实验内容与步骤 (13)2.4 实验结果与分析 (14)3. 实验三 (15)3.1 实验目的 (16)3.2 实验原理 (16)3.3 实验内容与步骤 (17)3.4 实验结果与分析 (19)4. 实验四 (20)4.1 实验目的 (20)4.2 实验原理 (21)4.3 实验内容与步骤 (22)4.4 实验结果与分析 (22)三、实验总结与体会 (24)1. 实验成果总结 (25)2. 实验中的问题与解决方法 (26)3. 对信号与系统课程的理解与认识 (27)4. 对未来学习与研究的展望 (28)一、实验概述本实验主要围绕信号与系统的相关知识展开,旨在帮助学生更好地理解信号与系统的基本概念、性质和应用。

通过本实验,学生将能够掌握信号与系统的基本操作,如傅里叶变换、拉普拉斯变换等,并能够运用这些方法分析和处理实际问题。

本实验还将培养学生的动手能力和团队协作能力,使学生能够在实际工程中灵活运用所学知识。

本实验共分为五个子实验,分别是:信号的基本属性测量、信号的频谱分析、信号的时域分析、信号的频域分析以及信号的采样与重构。

每个子实验都有明确的目标和要求,学生需要根据实验要求完成相应的实验内容,并撰写实验报告。

在实验过程中,学生将通过理论学习和实际操作相结合的方式,逐步深入了解信号与系统的知识体系,提高自己的综合素质。

1. 实验目的本次实验旨在通过实践操作,使学生深入理解信号与系统的基本原理和概念。

通过具体的实验操作和数据分析,掌握信号与系统分析的基本方法,提高解决实际问题的能力。

基于Simulink的信号与系统仿真实验研究

基于Simulink的信号与系统仿真实验研究
l i l l t r fre p r ns i in l n y tms f x b e p a o o x e me t n S g as a d S se .A i lt n e p r n n 2 d od rs r s r s n n e s se s s e s d i e fm i s mua i x e i o me to n r e e i e o a c y tm i t s e n e r t s p p r Th e u t f i h i d c t h t h x e me tc mbn d w t e e a d a c d smu ai n tc n l g a e h d a tg i h a e . e r s l o c n i ae t a ee p r n o i e i s v r a v n e i l t h oo y tk s te a v n a e s wh t i h l o e o iu l a i n a d it rc in,wh c a e p ma t r g te a sr c o c p sa d t e r so in s a d S se , a d h l o i fv s ai t n n e a t z o o ih c n h l se n h b t t n e t n h o e fS g a n y tms n ep c mb— i a c i l n n h h o e fS g as a d S s ms w t r cie S me a vc n h w sa h h s lt n e p r n s i i asa d S se i g t e t e r so i l n y t i p a t . o d i e o o t e tb s i a i x e me t n Sg l y tms i n e h c o mu o i n n

《信号与系统教程》教案信号与系统的MATLAB仿真

《信号与系统教程》教案信号与系统的MATLAB仿真

《信号与系统教程》教案信号与系统的MATLAB仿真信号与系统是电子信息类专业以及相关领域常见的一门重要课程,是学生建立系统性的信号与系统理论知识体系的基础课程。

在学习信号与系统的过程中,MATLAB仿真是一个非常重要的工具,通过仿真可以更直观地理解信号与系统的原理和性质,加深学生对课程内容的理解和掌握。

一、实验目的:1.掌握使用MATLAB进行信号与系统仿真的基本方法;2.熟练掌握MATLAB中信号处理和系统分析的基本函数;3.理解信号与系统的基本性质和特点;4.通过仿真实验加深对信号与系统理论的理解。

二、实验内容:1.基本信号的生成与显示通过MATLAB编程生成并显示几种基本信号,如冲激信号、阶跃信号、正弦信号等,并观察它们的波形和频谱特性。

2.离散信号的处理与显示利用MATLAB进行离散信号的加减运算、时域缩放和频域移位等操作,并观察信号在时域和频域上的变化。

3.模拟系统的搭建与分析通过MATLAB建立一个简单的模拟系统,如一阶低通滤波器或者二阶高通滤波器,然后仿真系统的频率响应和时域响应。

4.离散系统的搭建与分析以差分方程形式给出一个离散系统的描述,用MATLAB实现系统的差分方程求解,并分析系统的频率响应和稳定性。

三、实验步骤:1.编写MATLAB代码生成基本信号,并绘制信号波形和频谱图;2.对生成的基本信号进行加减运算、缩放和移位等处理,并观察处理后的信号波形和频谱;3.建立一个模拟系统的传递函数或状态空间方程,利用MATLAB进行系统的频率响应和时域响应仿真;4.建立一个离散系统的差分方程描述,用MATLAB求解系统的时域响应,并分析系统的频谱特性和稳定性;四、实验结果:1.完成了基本信号的生成和显示,能够准确地观察不同信号的时域波形和频谱特性;2.成功实现了对离散信号的处理和显示,掌握了信号的加减、缩放和移位方法;3.实现了一个模拟系统的频率响应和时域响应仿真,了解了系统的性能和特点;4.成功建立了一个离散系统的差分方程模型,通过MATLAB求解得到系统的时域响应,并对系统的频谱和稳定性进行了分析。

《信号与系统》matlab仿真实验

《信号与系统》matlab仿真实验

《信号与系统》matlab仿真实验综合实验一《信号与系统》的MATLAB仿真实验一.实验目的1.熟悉MA TLAB软件平台、工具箱、高效的数值计算及符号计算功能。

2.熟悉MATLAB软件的信号处理编程方法和结果的可视化3.了解数字信号处理的计算机仿真方法4.进一步加深对信号与系统的基本原理、方法及应用的理解。

二.实验软件MATLAB 6.5 界面三.实验内容1.基本信号的表示及可视化2.连续信号的时域运算与时域变换3.线性系统的时域分析及Matlab实现4.连续时间信号的频域分析及Matlab实现四.实验原理方法及相关MATLAB函数1.基本信号的表示及可视化1.1 连续时间信号(1)表示出连续信号f(t)=Sa(t)=sin(t)/tMatlab命令如下:t=-10:1.5:10;%向量t时间范围t=t1:p:t2,p为时间间隔f=sin(t)./t;plot(t,f); %显示该信号的时域波形title(‘f(t)=Sa(t)’);xlabel(‘t’)axis([-10,10,-0.4,1.1])注:改变p可使信号波形更平滑,同学们可以试一试。

(2)单位阶跃信号定义阶跃函数function f=Heaviside(t)f=(t>0)调用阶跃函数t=-1:0.01:3;f=Heaviside(t)plot(t,f);axis([-1,3,-0.2,1.2]);(2)单位冲击信号 (t)定义冲击函数functionchongji(t1,t2,t0)dt=0.01;t=t1:dt:t2;n=length(t);x=zeros(1,n);x(1,(-t0-t1)/dt+1)=1/dt;stairs(t,x);axis([t1,t2,0,1.2/dt])title('单位冲击信号δ(t)')调用的是chongji(-1,5,0);可以试着给别的t1,t2,t0.1.2离散时间信号(1)单位阶跃序列ε(k)定义阶跃序列function jyxulie(k1,k2,k0)k=k1:-k0-1;kk=-k0:k2;n=length(k);nn=length(kk);u=zeros(1,n); %k0前信号赋值为零uu=ones(1,nn);%k0后信号赋值为一stem(kk,uu,’filled’)hold onstem(k,u,’filled’)holdofftitle(‘单位阶跃序列’)axis([k1 k20 1.5])调用阶跃序列函数jyxulie(-2,6,0)(3)单位序列δ(k)定义单位序列函数functiondwxulie(k1,k2,k0)k=k1:k2;n=length(k);f=zeros(1,n);f(1,-k0-k1+1)=1;stem(k,f,’filled’)axis([k1,k2,0,1.5])title(‘单位序列δ(k)’)调用单位序列函数dwxulie(-3,5,0)2.连续信号的时域运算与时域变换运算、变换的符号运算方法:相加、相乘、移位、反折、尺度变换、倒相已知信号)]2()2([)21()(--+⨯+=ttttfεε,用matlab求f(t+2),f(t-2),f(-t),f(2t),-f(t),并绘出时域波形。

信号与系统仿真实验的研究

信号与系统仿真实验的研究
图 2 “ 周期 信号的卷积运算” 非 的程序框 图
从 图中可以看 出, 虚拟仪器的编程采用 了全新 的 G语言 , 与传统的编程语言( c语言) 如 有着极大 地 区别 。从 文本 编 程 转 变 为 图形 编 程 , 与此 时 正 在
8 6
电气电子教 学学报
第3 3卷
学 习的 电路 系统方 框 图非 常类 似 , 程序 关 系 非 常清
2 借 助 Lb IW 完成 仿真 研究 ) aVE
图1 S a函数 及 其 频 谱
借助 Lb IW 的信号分析处理能力 , aVE 可以生成 连续信号和离散时间信号 , 生成周期信号及非周期
信号 , 对信 号 进 行 频 谱 分 析 , 究 信 号 时 域 与 频 域 研
2 2 简 洁 的 系统 构成 .
际的频谱分析仪器价格昂贵, 一般 不可能做到学生 人手一台。但在虚拟实验中, 能轻而易举地获得 却 这些 虚拟 仪 器 , 建 实验平 台。 搭 图 1 非周期信号 的卷 积运 算及其频谱” 是“ 实 验项 目的前面板 图。该项 目可 以对 冲激信号 、 单脉 冲信号 、 斜坡信号 、 三角信号 、 单周期 正弦波 、a函 s
第3 3卷 第 6期 21 0 1年 l 2月
电气 电子 教 学 学 报
J 0URN EE AL OF E
V0 _ 3 No 6 l3 . DC . 01 e 2 1
信 号与 系统仿 真 实验 的研 究
刘舒 帆 ,张 小虹 ,石 琼
( 解放 军理 工大 学 理 学院 , 苏 南京 2 10 ) 江 111
运行… ; Lb IW 与其他设备 的互连能力强 , ⑤ aVE 具
有标 准化 的总线 或 通信 接 口 , 以方便 地 与 其 它 电 可 路连 接 , 成数 据 的采 集与 输入输 出 J 完 。
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第29卷 第3期2007年6月电气电子教学学报J OU RNAL OF EEEVol.29 No.3J un.2007“信号与系统”在线仿真实验的研究与实现周文辉1,鲍 鸿2(11电子科技大学 中山学院,广东中山528402;21广东工业大学,广东广州510090)Ο摘 要:针对“信号与系统”课程的特点及教学中遇到的问题,分析了Matlab仿真应用于网络环境中存在的不足,提出了基于Matlab Web Server和ASP技术实现在线仿真实验的具体方法,并详细说明了Matlab网络程序设计关键技术。

最后给出了信号时域分析在线仿真的程序设计实例。

关键词:在线仿真;信号与系统;Matlab Web服务器中图分类号:TP393;TN911.7 文献标识码:A 文章编号:1008-0686(2007)03-0070-04R esearch and Implementation of the Simulation Online Experimentof the Signal and SystemZH OU Wen2hui1,BAO H ong2(1.Universit y of Elect ronic S cience and Technology of Zhongshan I nstit ute,Zhongshan528402,China;2.Guang dong Universit y of Technolog y,Guangz hou510090,China)Abstract:This paper analyses t he shortages of t he Matlab simulation existing in web applications wit h t he feat ures of t he course of Signal and System and t he questio ns in teaching,and also comes up wit h t he concrete met hod of implementing simulation online based on Matlab web server and ASP,and shows t he key technologies about t he Matlab network program design.Finally t he simulation online programs of t he analysis of signal in time domain are p rovided.K eyw ords:simulation online experiment;signal and system;Matlab web server “信号与系统”是电子信息类专业必修的专业基础课,对后续专业课起着承上启下的作用。

但是,过去教学过程中学生对课程中应用性较强的内容不能实际动手设计、调试和分析,严重影响了教学效果。

因此,实现在实验环境中,以计算机为辅助教学手段,用信号分析软件帮助学生完成数值计算、信号与系统分析的可视化建模,将很大程度上祢补传统教学模式的不足,达到相辅相承的效果。

1 Matlab在线仿真应用现状在实现基于网络的Matlab仿真数据的调用问题上,主要运用了以下方法:(1)把Matlab信号仿真源程序及产生的数据和曲线制作成固定格式的图片,保存在服务器端供用户调用。

该方法可以使客户端直接用浏览器浏览信号仿真结果,无须安装和运行Matlab软件,但无法实现数据的动态交互。

(2)在服务器端编写Matlab信号仿真程序,并以M文件格式保存在服务器中,供客户端下载。

该方法客户端不能直接利用浏览器浏览结果,必须下载到本地后方能运行使用,且用户计算机上必须安装Matlab软件。

因此,软件运行速度受限制,数据Ο收稿日期:2006-11-22;修回日期:2007-04-20 基金项目:电子科技大学中山学院青年科技基金项目资助(编号:404Y02)作者简介:周文辉(1972-),男,广东中山人,硕士,讲师,主要从事计算机仿真、自动控制的教学与科研工作;鲍 鸿(1962-),女,博士,教授,主要从事智能控制理论及应用、传感器技术与信息融合的科研与教学工作。

也无法实现动态交互,使用不方便。

由此可见,现有的“信号与系统”教学课件在仿真和数值计算上还存在着较大的缺陷,有必要利用Matlab 的网络服务功能,开发出真正意义上的可实现动态交互的在线仿真软件。

笔者开发了“信号与系统”仿真实验系统,以可视化的分析方法,为学生提供直观的分析结果,可以克服该课程中概念抽象、数学推导和计算繁杂等问题。

利用Matlab 提供的Matlab Web 服务器,通过H T TP 协议,在安装Web 服务器的主机上提供Matlab 计算的远程服务,实现浏览器/服务器的运行模式。

2 仿真实验系统设计基于网络的Matlab 仿真实验数据调用是该技术的核心问题。

Matlab 和ASP 软件平台开发的“信号与系统”仿真实验系统,采用可视化图形界面,形象生动,交互性强,且具有较强的扩展能力。

它通过客户端浏览器直接输入相关数据,调用图文信息,实现实时交互。

此外,本仿真实验系统的最大特点是只要求服务器端安装Matlab 软件,客户机并不需要Matlab 环境支持,使用十分方便。

仿真实验系统的主体结构如图1所示,图示的六个模块涵盖“信号与系统”课程的主要教学内容。

图1 仿真实验系统的结构图(1)信号的时域分析。

包括常用连续信号如指数信号、正弦信号、矩形脉冲信号、三角脉冲信号的微分与积分运算,常用离散信号如指数序列、正弦序列、单位脉冲序列、单位阶跃序列的差分与求和运算,以及八种常用信号的尺度变换、翻转和时移等变换。

(2)系统的时域分析。

包括连续时间系统时域分析和离散时间系统时域分析两部分。

(3)信号的频域分析。

包括周期信号的频域分析、非周期信号的频域分析和傅里叶变换的性质三部分。

(4)系统的频域分析。

实现给定系统的频率响应H (j ω),求解系统的幅度响应|H (j ω)|和相位响应φ(ω);给定系统的频率响应H (j ω)和周期信号,求解系统响应y (t );以及实现给定信号的调制、采样和重构。

(5)连续系统的复频域分析。

实现连续信号的拉普拉斯正变换和反变换;求解给定函数F (s )的部分分式展开式;求解给定系统函数H (s )的系统零极点图。

(6)离散系统的复频域分析。

实现离散信号的Z 正变换和反变换;求解给定函数F (z )的部分分式展开式;求解给定系统函数H (z )的系统零极点图。

3 Matlab 网络程序设计关键技术311 Matlab Web Server 的安装与配置要实现Matlab 网络计算服务功能,必须在WindowsN T/2000/XP 上安装Matlab Web Server ,并进行必要的设置。

主要包括网站属性设置、服务权限设置和系统配置文件的设置。

服务权限设置目的是启动“Matlab Server ”服务;系统配置文件mat 2labserver 1conf 设置允许系统同时运行Matlab 进程数大小。

初次安装后,该文件只有一行:-m 1,表示允许同时运行的Matlab 进程数为1。

这一参数可以改为更大的数,但数值越大,服务器承受的负载就越大。

因此,应根据实际用户数量设定。

312 Matlab 网络程序接口技术Matlab Web Server 网络程序接口流程如图2所示。

图2 Matlab 网络程序接口流程图该接口的核心是作为C GI 可执行程序的mat 2web 1exe 。

它负责解释客户机通过ht ml 页面发送的请求,转换为运行Matlab 仿真程序所需要的参数。

接着启动Matlab 中间层程序进程,并将指定的17第3期周文辉等:“信号与系统”在线仿真实验的研究与实现Matlab 仿真程序及其参数传递给该进程进行计算。

计算完毕后,Matlab 中间层程序还要负责将计算结果以ht ml 页面方式,通过matweb 1exe 输出给客户端的浏览器。

Matlab Web Server 的配置文件matweb 1conf 负责向matweb 1exe 提供启动Matlab 中间层程序进程的服务器IP 地址和程序的目录路径。

通过文本编辑器(如记事本)可打开matweb 1conf 文件,并对其内容进行设置。

完成配置文件的所有设置后,应用程序matweb 1exe 方可获得仿真实验系统程序的相关信息。

313 仿真实验页面设计在仿真实验系统设计中,其可视化操作是通过ASP 网页编程实现。

页面的功能除了定义系统的显示界面,另一个重要的作用就是通过页面中的对话框向matweb 1exe 提交Matlab 中间层程序运行所需的参数,而Matlab 中间层程序运行的结果是以31jpeg 格式的图片形式保存在Matlab 服务器中。

因此,网页还需通过matweb 1exe 调用服务器中图片信息,并显示在浏览器上。

314 Matlab 中间层程序设计Matlab 网络程序的中间层设计是整个系统的核心,其关键在于解决中间层程序如何获取输入参数和如何生成包含输出数据和图片的ht ml 文件,实现的方法如图3所示。

中间层的首要工作是区分读入的Web 数据流各元素的定义。

图3 Matlab 中间层程序设计中间层程序读入网页提交的数据流后,将其定义为名称:in ,它包含了对象in 1Dtime 和in 1tMv 。

将这两个对象在中间层中读出,即可完成区分定义元素。

完成元素区分后,按照Matlab 语法编写方法写入中间层程序中,就可以进行相关的Matlab 数据图形处理,输出生成图片。

Matlab 默认输出的图片尺寸非常大,占用大量网络资源,影响图片的传输速度。

因此需要重新设定输出图片的大小。

Matlab 提供了pos ()和set ()函数可以实现图片属性的设置。

4 系统实现实例三角脉冲信号是“信号与系统”课程中的典型信号,它的产生和变换利用了Matlab 常用函数的实现方法,具有广泛的代表性。

实现三角脉冲信号的尺度变换f (at )、翻转f (-t )、时移f (t ±t 0)等运算,实际上是t rip uls ()函数中自变量t 的运算,即y =t rip uls (-a 3t ±t 0,widt h ,skew )。

要注意的是,Matlab 仿真实现的图片均存放在服务器中,占用服务器存储空间。

程序设计中,可利用wscleanup ()函数加设定期清空图片的功能。

三角脉冲信号时域分析实现页面如图4所示。

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