东华大学信号与线性系统实验解读
信号与线性系统实验指导书v0.2
《信号与线性系统》实验指导书东华大学信息学院通信与电子信息工程系实验要求及说明一、实验报告内容实验报告包括原理分析、源程序、执行结果分析及实验总结，其中原理分析和实验总结需要手写,其他可打印。
二、实验成绩实验成绩包括出勤（10％）、实验表现（10％）、编程（30％）和实验报告（50％）几部分。
三、其他说明缺席3次及以上取消考试成绩。
目录实验一连续信号的时域分析 1 实验二连续时间系统的时域分析 3 实验三连续信号的频域分析 9 实验四连续系统的频域分析 12 实验五信号采样与重建 15 实验六离散时间信号和系统分析 17 附录 MATLAB主要命令函数表 20实验一连续信号的时域分析一、实验目的1、熟悉MATLAB软件。
2、掌握常用连续信号与离散信号的MA TLAB表示方法。
二、实验设备安装有matlab6.5以上版本的PC机一台。
三、MATLAB使用说明1、在MATLAB可视化绘图中，对于以t为自变量的连续信号，在绘图时统一用plot函数。
例题：绘出t从-10到10的sin(t)的波形。
t=-10:0.05:10;f=sin(t);plot(t,f);title('f(t)=sin(t)');xlabel('t') ;axis([-10,10,-1,1])grid on可得图1所示图形。
图12、此外也可以利用MATLAB的ezplot函数对连续信号画图。
例题：绘出t从-10到10的sin(t)的波形。
clcclear allclose allsyms tf=sin(t)ezplot(f, [-10 10]);xlabel('t');title ('f(t)=sin(t)') ;grid on图2四、实验内容1、用MATLAB表示连续信号：tAeα，cos()A tωϕ+，0sin()A tωϕ+。
2、用MATLAB表示抽样信号(sinc(t))、矩形脉冲信号(rectpuls(t, width))及三角脉冲信号(tripuls(t, width, skew))。
华师信号与系统实验报告一二
信号与系统实验报告实验一：常用信号分类与观察一、实验目的：1、观察常用信号的波形，了解其特点及产生方法。
2、学会用示波器测量常用波形的基本参数，了解信号及信号的特性。
二、实验内容：1、了解几种常用典型信号的解析式及时域波形。
2、观察这些信号的波形，思考可以从那几个角度观察分析这些信号的参数。
三、实验仪器：1、数字信号处理模块 S4 1 块2、20MHz 双踪示波器 1 台四、实验数据及分析： 1、指数信号波形：S3=10000000 S4=01000000 分析：指数信号()tf t Ke α=（K>0）开关S3第一位拨为1，其余为0，使得0α>，因此是一个增长的指数信号。
开关S3第二位拨为1，其余为0，使得0α<，因此是一个衰减的指数信号。
2、指数正弦信号波形：S3=00100000 S3=00010000分析：指数正弦信号()sin()tf t Ke t αω=（K>0）开关S3第三位拨为1，其余为0，使得0α<，因此是一个衰减的指数正弦信号。
开关S3第四位拨为1，其余为0，使得0α>，因此是一个增长的指数正弦信号。
3、抽样信号的波形：S3=00001000分析：抽样信号sin ()a tS t t=，该函数是一个偶函数，(0)t n n π=±≠时，函数值等于零。
4、钟形信号的波形：S3=00000100 分析：钟形信号（高斯函数）2()()t f t Eeτ-=0t =时函数值最大等于E,向两边递减。
五、实验总结：观察了一些常用信号的波形，了解了它们的一些特性以及产生方法。
实验二：阶跃响应与冲激响应一、实验目的1、观察和测量 RLC 串联电路的阶跃响应与冲激响应的波形和有关参数，并研究其电路元件参数变化对响应状态的影响；2、掌握有关信号时域的测量分析方法。
二、实验仪器1、信号源及频率计模块 S2 1 块2、模块一 S5 1 块3、数字万用表 1 台4、双踪示波器 1 台三、实验内容、数据、分析 （1）阶跃响应实验激励波形为方波，振幅0.7V ，周期T=1.8ms ，占空比=0.5，波形如下欠阻尼电路下的响应波形如下：经测量P12与P13之间的实际电阻 3.742632LR C =Ω<=Ω临界阻尼电路下的响应波形如下：经测量P12与P13之间的实际电阻726.52632LR C =Ω≈=Ω过阻尼电路下的响应波形如下：经测量P12与P13之间的实际电阻38682632LR C =Ω>=Ω（2）冲激响应波形观察： 激励波形如下：欠阻尼下电路下的响应波形：临界阻尼电路下的响应波形：过阻尼下的响应波形：四、实验总结：观察了不同阻尼下的各类响应波形，对冲激响应和阶跃响应有了更深入的了解。
信号与线性系统实验报告2
实验二连续系统频域分析一、实验目的1．通过观察信号的分解与合成过程，理解利用傅利叶级数进行信号频谱分析的方法。
2．了解波形分解与合成原理。
3．掌握带通滤波器有关特性的设计和测试方法。
4．了解电信号的取样方法与过程以及信号恢复的方法。
5．观察连续时间信号经取样后的波形图，了解其波形特点。
6．验证取样定理并恢复原信号。
二、实验内容1．用示波器观察方波信号的分解，并与方波的傅利叶级数各项的频率与系数作比较。
2．用示波器观察三角波信号的分解，并与三角波的傅利叶级数各项的频率与系数作比较。
3．用示波器观察方波信号基波及各次谐波的合成。
4．用示波器观察三角波信号基波及各次谐波的合成。
5．用示波器观察不同的取样频率抽样得到的抽样信号。
6．用示波器观察各取样信号经低通滤波器恢复后的信号并验证抽样定理。
三、实验仪器1．信号与系统实验箱一台2．信号系统实验平台3．信号的分解与合成模块（DYT3000-69）一块4．信号的取样与恢复模块（DYT3000-68）一块5．同步信号源模块（DYT3000-57）（选用）6．20MHz双踪示波器一台7．连接线若干四、实验原理1、信号的分解与合成任何电信号都是由各种不同频率、幅度和初始相位的正弦波跌加而成的。
对周期信号由它的傅利叶级数展开式可知，各次谐波为基波频率的整数倍。
而非周期信号包含了从零到无穷大的所有频率成份，每一频率成份的幅度均趋向无穷小，但其相对大小是不同的。
通过一个选频网络可以将电信号中所包含的某一频率成份提取出来。
本实验采用性能较好的有源带通滤波器作为选频网络。
对周期信号波形分解的方案框图如图2-1所示。
实验中对周期方波、三角波、锯齿波信号进行信号的分解。
方波信号的傅利叶级数展开式为411()(sin sin 3sin 5)35Af t t t t ωωωπ=+++…；三角波信号的傅利叶级数展开式为2811()(sin sin 3sin 5)925A f t t t t ωωωπ=-+-…；锯齿波信号的傅利叶级数展开式为11()(sin sin 2sin 3)223A A f t t t t ωωωπ=-+++…，其中2T πω=为信号的角频率。
信号与系统实验指导书
信号与线性系统分析实验指导书山东理工大学电气与电子工程学院目录实验一、50Hz非正弦周期信号的分解与合成 (2)实验二、三无源和有源滤波器 (6)实验四、抽样定理 (11)实验一、50Hz非正弦周期信号的分解与合成一、试验目的1、用同时分析法观测50Hz非正弦周期信号的频谱，并与其傅立叶级数各项的频率与系数作比较。
2、观测基波和其谐波的合成。
二、实验设备1、信号与系统实验箱TKSS-A型或TKSS-B型或TKSS-C型。
2、双踪示波器三、原理说明1、一个非正弦周期函数可以用一系列频率成整数倍的正弦函数来表示，其中与非正弦具有相同频率的成分称为基波或一次谐波，其它成分则根据其频率为基波频率的2、3、4…、n等倍数分别称为二次、三次、四次…、n次谐波，其幅度将随谐波次数的增加而减少，直至无穷小。
2、不同频率的谐波可以合成一个非正弦周期波，反过来，一个非正弦周期波也可以分解为无限个不同频率的谐波成分。
3、一个非正弦周期函数可用傅立叶级数来表示，级数各项系数之间的关系可用各个频谱来表示，不同的非正弦周期函数具有不同的频谱图，各种不同波形及其傅氏级数表达式见表1-1，方波频谱图如图1-1表示。
图1-1 方波频谱图表1-1 各种不同波形的傅立叶级数表达式1、方波⎪⎭⎫⎝⎛ΩΩ+Ω+Ω+Ω=t n n t t t t u t u m sin 17sin 715sin 513sin 31sin 4)( π 2、三角波⎪⎭⎫⎝⎛+Ω+Ω-Ω=t t t u t u m 5sin 2513sin 91sin 8)(2π 3、半波⎪⎭⎫⎝⎛+Ω-Ω-Ω+=t t t u t u m 4cos 151cos 31sin 4212)(ππ 4、全波⎪⎭⎫ ⎝⎛+Ω-Ω-Ω-=t t t u t u m 6cos 3514cos 1512cos 31214)(π 5矩形波⎪⎭⎫⎝⎛+Ω+Ω+Ω+=t T u t T u t T u u Tu t u m m m m m3cos 3sin 312cos 2sin 21cos sin2)(τττπτ 实验装置的结构如图1-2所示图1-2 信号分解与合成实验装置结构框图图中LPF 为低通滤波器，可分解出非正弦周期函数的直流分量。
实验二线性系统分析
实验二线性系统分析一、实验目的通过实验，掌握线性系统的特性和分析方法，了解系统的幅频特性和相频特性。
二、实验原理1.线性系统线性系统是指遵循叠加原理和比例原理的系统，可以表示为y(t)=h(t)⊗x(t)，其中h(t)为系统的冲激响应，x(t)为输入信号，y(t)为输出信号，⊗为线性卷积操作。
2.系统的频域特性系统的频域特性可以通过离散傅里叶变换（Discrete Fourier Transform，简称DFT）来进行分析，DFT是将离散时间域信号变换到离散频域的方法。
3.系统的幅频特性系统的幅频特性描述了输出信号的幅度随频率变化的规律，可以通过对系统的单位冲激响应进行DFT来得到。
4.系统的相频特性系统的相频特性描述了输出信号的相位随频率变化的规律，可以通过对系统的单位冲激响应进行DFT来得到。
三、实验步骤1.准备工作：a.将信号发生器的频率设置为100Hz，幅度设置为5V。
b.将示波器的触发模式设置为自动，并调节水平位置使信号波形居中显示。
2.测量系统的幅频特性：a.将信号发生器的输出信号连接到线性系统的输入端口，将示波器的通道1连接到线性系统的输入端口，将示波器的通道2连接到线性系统的输出端口。
b.调节示波器的时间基准使波形显示在适当的范围内。
c.调节信号发生器的频率和示波器的触发模式，观察输入信号和输出信号的波形。
d.在示波器中进行幅度测量，并记录下输入信号和输出信号的幅值。
e.使用DFT算法对输入信号和输出信号进行频谱分析，得到幅频特性曲线。
f.绘制输入信号和输出信号的幅频特性曲线，并进行比较和分析。
3.测量系统的相频特性：a.调节信号发生器的频率和示波器的触发模式，观察输入信号和输出信号的相位差。
b.在示波器中进行相位测量，并记录下输入信号和输出信号的相位。
c.使用DFT算法对输入信号和输出信号进行频谱分析，得到相频特性曲线。
d.绘制输入信号和输出信号的相频特性曲线，并进行比较和分析。
信号与系统实验分析及总结
信号与系统实验分析及总结信号与系统是电子信息类专业中的核心课程之一，提供了许多基本概念和方法，与其他学科如通信、控制、图像处理、声音处理等有着紧密关系。
实验是信号与系统课程教学的重要组成部分之一，通过实验可以让学生加深对理论知识的理解，锻炼实际动手能力。
本文将对实验内容进行分析和总结。
一、实验环境通常，信号与系统实验室采用电子仪器，如万用表、示波器、信号发生器等，以及计算机软件如Matlab等。
这些设备可以帮助学生们进行实际操作并分析数据。
二、实验内容1.基础实验：采样定理该实验通过对各种采样频率下的正弦波信号进行采样，观察实验得到的采样信号形状，判断是否满足采样定理，检验其可靠性。
2.基础实验：FIR滤波器该实验建立在离散系统概念的基础上，以FIR低通滤波器为例，在Matlab上进行简单分析。
学生可以通过对滤波器的设计参数进行调整，以实现不同的滤波器性质。
3.高级实验：傅里叶变换该实验主要是通过信号和频率之间的相互转换，学习傅里叶变换的概念和技术，主要涉及FFT算法及其实现，可以帮助学生更好地理解信号频谱分析中的各种概念。
三、实验成果通过这些实验，学生能够获得以下几个方面的收获：1.加深对信号与系统理论的理解。
实验教学能够将课上学习到的各种概念与现实情况相结合，让学生体验到理论知识的实际应用。
在实验中，学生需要掌握各种基本信号的特性和各种滤波器的特点，以及各种工具在实际应用中的作用。
2.提高实际应用能力学生在进行实验时需要熟练掌握各种实验器材的使用方法、如何合理地分析信号和计算各种参数等，这将有助于他们更好地掌握实用技能。
3.锻炼团队合作精神和沟通能力在实验中，学生需要采取协作方式，确保组内各成员能够有序开展实验工作和有效交流。
这些实践活动可以培养学生的团队意识和沟通能力。
综上所述，信号与系统实验是信号与系统课程教学中不可缺少的部分，它可以帮助学生进一步深入理解课程内容，并增强他们的实际应用能力和团队意识。
东华大学信号与线性系统实验解读
东华大学信号与线性系统实验解读目录实验一连续时间信号时域分析 (2)实验二实验三实验四实验五实验六实验七实验八离散时间信号时域分析连续时间系统时域分析离散时间系统时域分析连续时间信号频域分析连续时间系统频域分析信号采样与重建传输函数与系统特性1 ……………………….9………………………15………………………21………………………24……….……………..33……….……………..47………..…………….53实验一连续时间信号时域分析一、实验目的1、熟悉MATLAB软件。
2、掌握常用连续信号与离散信号的MATLAB表示方法。
二、实验设备安装有以上版本的PC机一台。
三、MATLAB使用说明1、在MATLAB可视化绘图中，对于以t 为自变量的连续信号，在绘图时统一用plot 函数。
2、此外也可以利用MATLAB的ezplot 函数对连续信号画图。
四、实验原理__________________________________ __________________________________ __________________________________ __________________________________ __________________________________ __________________________________ ______________________________________________________________ __________________________________ __________________________________ __________________________________ __________________________________ __________________________________ ______________________________________________________________ ________________________2 五、实验内容1、用MATLAB表示连续信号：Ae?t ，Acos(ω0 t +? )，Asin(ω0 t +? )。
东华大学自控实验——第二份实验报告
《自动控制原理实验》实验报告（二）一、Simulink仿真二、自控原理模拟实验（线性系统的时域分析）姓名：刘克勤学号：110901112班级：自动化1104班指导老师：石洪瑞东华大学信息学院12345678910MP5.6为了保持飞机的航向和飞行高度，人们设计了如图MP5.6所示的飞机自动驾驶仪。
(a) 假设框图中的控制器是固定增益的比例控制器()2c G s = ，输入为斜坡信号(),0.5/dt at a s θ== ，利用matlab 计算并以曲线显示系统的斜坡响应，求出10s 后的航向角误差。
(b) 为了减小稳态跟踪误差，可以采用较复杂的比例积分控制器(PI)，即()2112c K G s K s s=+=+ 试重复(a)中的仿真计算，并比较这两种情况下的稳态跟踪误差。
图MP5.6 飞机自动驾驶仪框图(a) 解：Simulink 仿真原理图 ：运行结果如下：12345678910(b)解：Simulink 仿真原理图 ：运行结果如下：MP5.7 导弹自动驾驶仪速度控制回路的框图如图MP5.7所示，请用MATLAB/Simulink 求系统的单位阶跃响应，并求出峰值PtM 、超调量..%P O ，峰值时间P T 、调整时间S T 。
.图MP5.7 导弹自动驾驶仪速度控制回路解：Simulink仿真原理图：仿真结果：00.10.20.30.40.50.60.70.80.91峰值时间：Tp=0.1062；峰值：Mp=1.294；超调量：P.O.=(1.294-1)/1=0.294=29.4% 。
00.51 1.52 2.53 3.54 4.55系统稳态值为1，根据2%的误差准则，系统稳定到0.98时的调整时间约为：Ts=2.539。
0102030405060MP5.8 设计如下系统的Simulink 仿真图，求系统的阶跃响应曲线及超调量、调整时间。
图MP5.8 非单位反馈控制系统解：Simulink 仿真原理图：运行结果：由系统稳态值为0.5，根据2%的误差准则，系统稳定到0.51的时间即为调整时间Ts=39.05。
东华大学信号与线性系统课程设计答案
东华⼤学信号与线性系统课程设计答案答案东华⼤学信号与线性系统课程设计班级：学号：姓名：东华⼤学信息学院⽬录实验⼀连续信号的时域分析 (3)实验⼆连续时间系统的时域分析 (8)实验三连续信号的频域分析 (14)实验四连续系统的频域分析 (22)实验五信号采样与重建 (33)实验六离散时间信号和系统分析 (39)实验总结 (46)实验⼀连续信号的时域分析⼀、实验⽬的1、熟悉MATLAB 软件。
2、掌握常⽤连续信号与离散信号的MATLAB 表⽰⽅法。
⼆、实验设备安装有matlab6.5 以上版本的PC 机⼀台。
三、实验原理四、实验内容1、⽤MATLAB表⽰连续信号：tAe ，Acos(ω0 t +?)，Asin(ω0 t +?)。
源程序：clcclearclosesyms t;f1=2*exp(t);f2=2*cos(3*t+4);f3=2*sin(3*t+4);subplot(2,2,1);ezplot(f1,[-10,2]);title('f(t)=2e^t');grid on;subplot(2,2,2);ezplot(f2,[-5,5]);xlabel('t');title('f(t)=2cos(3t+4)');grid on;subplot(2,2,3);ezplot(f3,[-5,5]);xlabel('t');title('f(t)=2sin(3t+4)');grid on2、⽤MATLAB表⽰抽样信号(sinc(t))、矩形脉冲信号(rectpuls(t, width)) 及三⾓脉冲信号(tripuls(t, width, skew))。
源程序：clcclearcloset=-5:0.01:5;f1=sinc(t);f2=3*rectpuls(t,4);f3=3*tripuls(t,4,0);subplot(2,2,1);plot(t,f1);xlabel('t');title('f(t)=sinc(t)');grid on;subplot(2,2,2)plot(t,f2);xlabel('t');title('f(t)=3rectpuls(t,4)');grid on;axis([-5,5,-1,4]);subplot(2,2,3);xlabel('t');title('f(t)=3rectpuls(t,4,0)');grid on;axis([-5,5,-1,4]);3、编写如图3 的函数并⽤MATLAB 绘出满⾜下⾯要求的图形。
2011东华大学信号与线性系统实验指导书(09)
《信号与线性系统》实验指导书东华大学信息学院通信与电子信息工程系实验要求及说明一、 实验报告内容实验报告包括原理分析、源程序、执行结果分析及实验总结，其中原理分析和实验总结需要手写,其他可打印。
二、 实验成绩实验成绩包括出勤（10％）、实验表现（10％）、编程（30％）和实验报告（50％）几部分。
三、 其他说明缺席3次及以上取消考试成绩。
目 录实验一 连续信号的时域分析 1 实验二 连续时间系统的时域分析 3 实验三 连续信号的频域分析 9 实验四 连续系统的频域分析 12 实验五 信号采样与重建 15 实验六 离散时间信号和系统分析 17 附 录 MATLAB主要命令函数表 20实验一 连续信号的时域分析一、 实验目的1、熟悉MATLAB软件。
2、掌握常用连续信号与离散信号的MATLAB表示方法。
二、 实验设备安装有matlab6.5以上版本的PC机一台。
三、 MATLAB使用说明1、在MATLAB可视化绘图中，对于以t为自变量的连续信号，在绘图时统一用plot函数。
例题：绘出t从-10到10的sin(t)的波形。
t=-10:0.05:10;f=sin(t);plot(t,f);title('f(t)=sin(t)');xlabel('t') ;axis([-10,10,-1,1])grid on可得图1所示图形。
图12、此外也可以利用MATLAB 的ezplot 函数对连续信号画图。
例题：绘出t 从-10到10的sin(t)的波形。
clcclear all close all syms t f=sin(t)ezplot(f, [-10 10]); xlabel('t');title (' f(t)=sin(t)') ; grid on图2四、 实验内容1、用MATLAB 表示连续信号：t Ae α，0cos()A t ωϕ+，0sin()A t ωϕ+。
信号与系统实验分析及总结
信号与系统实验分析及总结信号与系统实验是信号与系统课程中的重要环节，通过实际操控信号和系统的实验现象，深化学生对信号和系统的理论知识的理解，并培养学生的实际动手能力和解决问题的能力。
本文将对信号与系统实验进行分析和总结，探讨实验的重要性和实验中遇到的问题。
首先，信号与系统实验对于学生理解信号与系统的概念和原理起到了重要作用。
在实验中，学生可以通过操控信号源、滤波器等设备，观察信号的特征和系统的响应。
这样，学生可以将书本中的知识与实际现象相结合，更加直观地感受信号与系统的特性。
例如，在实验中，学生可以通过调节频率、幅度等参数，来观察信号的频谱特征，进而理解频域分析的概念和原理。
其次，信号与系统实验对于培养学生的实际动手能力和解决问题的能力具有重要意义。
在实验过程中，学生需要独立操作仪器设备、进行数据采集、处理和分析。
这样的实践训练，可以提高学生的实际操作技能，培养学生的实验观察能力和数据处理能力。
同时，由于实验中可能会遇到各种问题，如设备故障、数据异常等，学生需要运用所学知识和解决问题的方法来解决这些困难，培养学生的问题解决能力和创新思维能力。
然而，信号与系统实验也存在一些问题和挑战。
首先，实验设备的质量和状态可能会对实验结果产生影响。
如果设备的性能较差或者存在故障，可能会导致实验结果的不准确性，从而影响实验的有效性和可靠性。
解决这个问题的关键在于加强实验设备的维护和管理，定期检查设备状态和性能，及时更新和维修设备。
其次，实验中的数据采集和处理可能存在误差和偏差。
由于实验中操作的局限性和人为因素的影响，采集到的数据可能存在误差，这会对实验结果的分析和结论产生影响。
解决这个问题的关键在于规范实验操作流程，减少人为因素的影响，并运用合理的数据处理方法来减小误差和偏差。
综上所述，信号与系统实验是信号与系统课程中的重要环节，通过实际操控信号和系统的实验现象，深化学生对信号和系统的理论知识的理解，并培养学生的实际动手能力和解决问题的能力。
东华大学自动控制原理实验五
实验五 线性系统串联校正一、实验目的1．熟练掌握用MATLAB 语句绘制频域曲线。
2．掌握控制系统频域范围内的分析校正方法。
3．掌握用频率特性法进行串联校正设计的思路和步骤。
二、基础知识控制系统设计的思路之一就是在原系统特性的基础上，对原特性加以校正，使之达到要求的性能指标。
最常用的经典校正方法有根轨迹法和频域法。
而常用的串联校正装置有超前校正、滞后校正和超前滞后校正装置。
本实验主要讨论在MATLAB 环境下进行串联校正设计。
1．基于频率法的串联超前校正超前校正装置的主要作用是通过其相位超前效应来改变频率响应曲线的形状，产生足够大的相位超前角，以补偿原来系统中元件造成的过大的相位滞后。
因此校正时应使校正装置的最大超前相位角出现在校正后系统的开环截止频率c ω处。
例5-1:单位反馈系统的开环传递函数为()(1)K G s s s =+，试确定串联校正装置的特性，使系统满足在斜坡函数作用下系统的稳态误差小于0.1，相角裕度045≥r 。
解:根据系统静态精度的要求，选择开环增益2001()0.1101(1)ss s s s e Lim sE s Lim s K k s s →→==⨯<⇒>++取12K =，求出原系统的相角裕度如图5-1：原系统相角裕度06.11=r ， 2.4/c rad s ω=。
考虑采用串联超前校正装置，以增加系统的相角裕度： 10080501503920++=s .s .)s (Gc [gm,pm,wcg,wcp]=margin(num,den); %返回系统新的相角裕度和幅值裕度如图5-2：图5-1 原系统的Bode 图2．基于频率法的串联滞后校正滞后校正装置将给系统带来滞后相角。
引入滞后装置的真正目的不是为了提供一个滞后相角，而是要使系统增益适当衰减，以便提高系统的稳态精度。
滞后校正的设计主要是利用它的高频衰减作用，降低系统的截止频率，以便能使得系统获得充分的相位裕量。
东华大学计算机控制系统实验报告
实验一.信号的采样与保持一、实验目的1．熟悉信号的采样和保持过程2．学习和掌握香农 (采样) 定理3．学习用直线插值法和二次曲线插值法还原信号二、实验内容1．编写程序，实现信号通过A/D 转换器转换成数字量送到控制计算机，计算机再把数字量送到D/A 转换器输出。
2．编写程序，分别用直线插值法和二次曲线插值法还原信号。
三、实验设备PC 机一台，TD-ACC+实验系统一套，i386EX 系统板一块四、实验原理与步骤零阶保持香农 (采样) 定理：若对于一个具有有限频谱 (|W|<Wmax) 的连续信号f (t)进行采样，当采样频率满足 Ws≥2Wmax 时，则采样函数f*(t) 能无失真地恢复到原来的连续信号f(t)。
Wmax 为信号的最高频率，Ws 为采样频率。
实验线路图：本实验中，我们将具体来验证香农定理。
可设计如下的实验线路图，图中画“○”的线需用户在实验中自行接好，其它线系统已连好。
上图中，控制计算机的“OUT1”表示386EX 内部1＃定时器的输出端，定时器输出的方波周期＝定时器时常，“IRQ7”表示386EX 内部主片8259 的“7”号中断，用作采样中断。
这里，正弦波单元的“OUT”端输出周期性的正弦波信号，通过模数转换单元的“IN7” 端输入,系统用定时器作为基准时钟 (初始化为10ms) ，定时采集“IN7”端的信号，转换结束产生采样中断，在中断服务程序中读入转换完的数字量，送到数模转换单元，在“OUT1” 端输出相应的模拟信号。
由于数模转换器有输出锁存能力，所以它具有零阶保持器的作用。
采样周期T= TK ×10ms，TK的范围为01~ FFH，通过修改TK 就可以灵活地改变采样周期，后面实验的采样周期设置也是如此。
参考程序流程：基于上面的实验线路，可以设计如下的参考程序流程。
五.实验结果与分析1.零阶保持器采样周期10MS 信号频率0.5HZ采样周期10MS 信号频率1HZ采样周期10MS 信号频率2HZ采样周期10MS 信号频率5HZ采样周期50MS 信号频率1HZ采样周期50MS 信号频率2HZ采样周期50MS 信号频率5HZ采样周期100MS 信号频率0.5HZ采样周期100MS 信号频率2HZ采样周期10MS 信号频率0.5HZ采样周期10MS 信号频率2HZ采样周期50MS 信号频率0.5HZ采样周期50MS 信号频率2HZ采样周期10MS 信号频率1HZ采样周期10MS 信号频率5HZ采样周期50MS 信号频率2HZ采样信号的还原效果的分析:实验二 数字PID 闭环控制按闭环系统误差信号的比例、积分和微分进行控制的调节器简称为PID 调节器 (也叫PID 控制器)。
信号与线性系统分析第五版课程设计
信号与线性系统分析第五版课程设计一、实验目的本课程设计旨在加深学生对信号与线性系统分析的理解，通过手动计算和MATLAB仿真的方式掌握线性时不变系统的时域和频域分析方法，并利用系统性能指标及反馈控制方法进行系统设计与优化。
二、实验内容实验一：线性时不变系统的时域分析1.搭建一阶电路系统，并在Matlab中生成信号源，控制输入信号，测量输出响应；2.根据电路的特性计算纯电容或纯电感电路的暂态响应，比较实测结果与计算结果的差异；3.利用搭建的系统进行阻尼比为0.7的二阶系统的暂态响应计算；4.利用搭建的系统进行多个不同阻尼比的系统进行暂态响应计算，并对其进行比较分析。
实验二：线性时不变系统的频域分析1.对系统进行傅里叶分析，得到系统的频率响应函数（Bode图）；2.利用Bode图分析系统的幅频特性和相频特性，并计算系统的增益裕度、相位裕度以及频率响应的极点和零点；3.通过控制系统参数，改变系统频率响应函数，分析结果并优化系统。
实验三：系统设计与优化1.设计一个高通滤波器，并通过测试进行验证；2.在高通滤波器的基础上，加入积分控制器，利用反馈控制的方法对系统进行优化；3.利用控制系统工具箱进行系统的控制与分析。
三、实验要求1.本课程设计为选修课程，仅面向信号与线性系统分析的专业学生。
2.实验时间：共计24学时，每学时为2小时。
3.所有操作步骤均需手动计算并在Matlab中进行仿真，精度控制在小数点后两位。
4.实验报告需使用Markdown格式编写，每次实验需要写出理论计算过程和仿真结果，并进行对比分析。
四、实验评分1.实验一、实验二各占总分30%，实验三占总分40%。
2.每次实验需提交实验报告，报告占总分30%。
3.实验考试占总分40%，包含在线答题和手动计算两部分。
五、参考资料1.信号与线性系统分析第五版，作者：Alan V. Oppenheim、Alan S.Willsky、S. Hamid Nawab。
《信号与线性系统》实验报告
《信号与线性系统》实验报告实验名称：信号与线性系统实验目的：1.了解信号与线性系统的基本概念和特性；2.掌握各种信号的分类与表示方法；3.学习使用线性系统对信号进行处理和分析。
实验仪器和材料：1.个人计算机；2.MATLAB软件。
实验步骤：1.了解信号与线性系统的基本概念和特性，包括信号的定义、分类与表示方法，线性系统的定义和特性等。
2.利用MATLAB软件，生成常见的信号，如单位阶跃信号、单位冲激信号、正弦信号、方波信号等，通过绘制波形图和频谱图来观察和分析信号的特点。
3.利用MATLAB软件，对生成的信号进行线性系统处理，如信号的平移、尺度变换、基带传输等，通过绘制处理后的信号波形图和频谱图，以及分析其特点和对信号的影响。
4.进一步学习线性系统的时域和频域分析方法，如脉冲响应、冲激响应、幅频特性等，并利用MATLAB软件进行实际操作和分析。
5.对各种信号和线性系统的特性进行总结和归纳，根据实际应用场景，分析信号处理过程中的优缺点和适用性。
实验结果与分析：1.通过绘制波形图和频谱图，观察了不同信号的特点和频谱分布；2.通过对信号进行线性系统处理，观察了信号经过处理后的变化；3.通过对线性系统的时域和频域分析，进一步了解了系统的特性和对信号的影响；4.根据实际应用场景，综合比较了不同信号与线性系统的适用性和优缺点。
实验结论：通过本次实验，我们深入了解了信号与线性系统的基本概念和特性，掌握了各种信号的分类与表示方法，学习了使用线性系统对信号进行处理和分析的方法和技巧。
实验结果表明，信号的特点和频谱分布决定了信号在系统中的处理效果，而线性系统的特性和响应方式会对信号产生明显的影响。
在实际应用中，我们需要综合考虑信号和线性系统的特性，选择合适的信号表示方法和处理方式，以达到预期的信号处理效果。
实验中的问题与改进：在实验过程中，由于时间和资源有限，我们只能选择了部分常见的信号和线性系统进行实验和分析，无法涵盖所有情况。
信号与线性系统分析试验报告
信号与线性系统分析实验报告专业：学号：姓名:1．画出信号波形（1）)tf t--=e(2t()2()uA=1; a=-2;t=0:0.01:10;ft=2-A*exp(a*t);plot(t,ft);grid on;2）)]u=t+tfπttu-(-(2())1(cos)[A=1; w=pi;t=0:0.01:2;ft=1+A*cos(w*t);plot(t,ft);grid on;2．信号)(f t--=，求)etu2())(2tf-波形2(t2(tf、)A=1; a=-2;t=0:0.01:10;ft=2-A*exp(a*t);subplot(2,2,1);plot(t,ft); grid on;title ('f(t)');ft1=2-A*exp(a*2*t);subplot(2,2,2);plot(t,ft1); grid on;ft2=2-A*exp(a*(2-t))subplot(2,2,3);plot(t,ft2); grid on;title ('f(2-t)');3.绘制单位阶跃序列 (k+5) 的MA TLAB程序：k1=-10;k2=5; k0=5;k=k1:-k0-1; kk=-k0:k2;n=length(k);nn=length(kk);u=zeros(1,n);uu=ones(1,nn);stem(k,u,'filled')hold onstem(kk,uu,'filled')hold offaxis([k1,k2,0,1.5])实验二 1 已知描述系统的微分方程和激励信号e (t ) 分别如下，试用解析方法求系统的单位冲激响应h(t)和零状态响应r (t )，并用MATLAB 绘出系统单位冲激响应和系统零状态响应的波形，验证结果是否相同。
①''()4'()4()'()3()y t y t y t f t f t ++=+；()()t f t e t ε-=分析 1 求冲激响应的MATLAB 程序：a=[1 4 4];b=[1 3];impulse(b,a,4);2求系统零状态响应的MATLAB 程序：a=[1 4 4];b=[1 3];p1=0.01;t1=0:p1:5;x1=exp(-1*t1);lsim(b,a,x1,t1),hold on;p2=0.5;t2=0:p2:5;x2=exp(-1*t2);lsim(b,a,x2,t2),hold off;2. 请用MATLAB 分别求出下列差分方程所描述的离散系统，在0~20时间范围内的单位函数响应和系统零状态响应的数值解，并绘出其波形。
浅析信号与线性系统课程实验方法
浅析信号与线性系统课程实验方法信号与线性系统，通常缩写为MIC（信号与线性系统），既是一门重要的理论课程，也是一门基础性实验课程。
本文旨在综述MIC实验方法，以便学生们能够更好地学习和实践该课程。
一、MIC实验方法设计原则1、安全性原则：所有MIC实验都必须遵守安全标准，以确保学生的安全。
例如，使用各种电子和动力设备时，必须遵循各国安全法规，有效降低安全隐患。
2、实用性原则：所有MIC实验的设计必须以实践为导向，以有效地提升学生的实践能力。
实验中应尽可能多地使用仿真软件和实物仪器，以更好地帮助学生掌握理论知识，提升实践能力。
3、系统性原则：实验必须具备系统性，即从基础实验开始，一步步深入，以达到更好地掌握和应用理论知识的目的。
二、MIC实验体系架构MIC实验体系主要包括以下三个主要模块：1、信号检测、处理和分析：该模块主要运用信号检测与处理技术，包括数字滤波、量化、可视化、误差分析等，以便学生们可以很好地分析和掌握信号的变化特性。
2、线性系统的建模与仿真：该模块主要运用MATLAB/Simulink 等仿真软件建模线性系统，以便学生们可以从模型分析的角度深入分析线性系统的特性。
3、系统优化设计：该模块主要运用优化理论及其实际应用，如模糊控制、神经网络控制等，让学生们可以研究实际系统的优化控制方法，并实践实现系统优化设计方法。
三、实验结构分析实验结构分析是MIC实验的重要组成部分，目的是分析信号与线性系统间的关系，也是学生们掌握和应用理论知识的重要途径之一。
首先，学生们要掌握基本概念，如系统函数、输入输出模型、状态变量模型等；然后，学生们将这些概念用于实验分析中，如系统调试和性能测试、系统优化设计等；最后，实验结果分析，如误差分析、系统优化方案的分析等。
通过这样的实验分析，学生们可以掌握和应用理论知识，从而提升自身的学习和实践能力。
四、综述本文综述了MIC实验方法，具体涵盖了实验设计原则、实验体系架构、实验结构分析等内容。
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目录实验一连续时间信号时域分析 (2)实验二实验三实验四实验五实验六实验七实验八离散时间信号时域分析连续时间系统时域分析离散时间系统时域分析连续时间信号频域分析连续时间系统频域分析信号采样与重建传输函数与系统特性1............................9...........................15...........................21...........................24...........................33...........................47 (53)实验一连续时间信号时域分析一、实验目的1、熟悉mATLAb软件。
2、掌握常用连续信号与离散信号的mATLAb表示方法。
二、实验设备安装有matlab6.5以上版本的pc机一台。
三、mATLAb使用说明1、在mATLAb可视化绘图中，对于以t为自变量的连续信号，在绘图时统一用plot函数。
2、此外也可以利用mATLAb的ezplot函数对连续信号画图。
四、实验原理___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________________________________2五、实验内容1、用mATLAb表示连续信号：Ae?t，Acos(ω0t+?)，Asin(ω0t+?)。
1）Ae?t代码：%连续信号的表示ezplot('2*exp(-2*t)',-2,2);gridontitle('f(t)=2*exp(-2*t)');xlabel('t')图像：f(t)=2*exp(-2*t)706050403020XX0-2-1.5-1-0.50t0.511.522）Acos(ω0t+?)代码：%连续信号的表示ezplot('3*cos(3*t+pi/6)',[0,pi]);gridontitle('f(t)=3*cos(3*t+pi/6)');xlabel('t')图像：3f(t)=3*cos(3*t+pi/6)3210-1-2-300.511.5t22.533）Asin(ω0t+?)代码：ezplot('3*sin(3*t+pi/6)',[0,pi]);gridontitle('f(t)=3*sin(3*t+pi/6)');xlabel('t')图像：4f(t)=3*sin(3*t+pi/6)3210-1-2-300.511.5t22.532、用mATLAb表示抽样信号(sinc(t))、矩形脉冲信号(rectpuls(t,width))及三角脉冲信号(tripuls(t,width,skew))。
代码：t=-2*pi:0.01:2*pi;f=sinc(t);subplot(311);plot(t,f);gridon;title('f=sinc(t)');xlabel('t');%矩形脉冲信号(rectpuls(t,width))x=-2:0.01:2;y=rectpuls(x,2);subplot(312);plot(x,y)grido naxis([-2,2,-2,2]);xlabel('t');%三角脉冲信号(tripuls(t,width,skew))5y=tripuls(x,2,0);subplot(313);plot(x,y)axis([-2,2,-2,2])gridon图像：f=sinc(t)10-1-8-6-4-202t矩形脉冲信号46820-2-2-1.5-1-0.500.5t三角脉冲信号11.5220-2-2-1.5-1-0.500.511.523、编写如图3的函数并用mATLAb绘出满足下面要求的图形。
(1)f(?t);(2)f(t?2);(3)f(1?2t);(4)f(0.5t+1).6代码：%试验1-3clear,clc;t=-1:0.001:12;f=4*rectpuls(t-6,12)+3*tripuls(t-6,4);subplot(321);plot(t,f)gridon axis([-1,13,0,8])xlabel('t');title('f(t)');%f(-t)x1=-t;subplot(322);plot(x1,f)gridonaxis([-13,1,0,8]);title('f(-t)');xlabel('t');%f(t-2)x2=t+2;subplot(323);plot(x2,f);gridonaxis([1,15,0,8])title('f(t-2)');xlabel('t');%f(1-2t)x3=(1-t)/2;subplot(324);plot(x3,f)gridontitle('f(1-2t)');xlabel('t')axis([-6,1,0,8])%f(0.5t+1)x4=2*(t-1);subplot(325);plot(x4,f)gridonxlabel('t');title('f(0.5t+1)')图像：7f(t)500510tf(t-2)5051015tf(0.5t+1)1050-100102030t六、实验小结8f(-t)50-10-50tf(1-2t)50-6-4-20t实验二连续时间系统的时域分析一、实验目的1.掌握常用离散信号的mATLAb表示方法。
2、掌握用mATLAb计算卷积和的方法。
二、实验设备安装有matlab6.5以上版本的pc机一台。
三、实验原理___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ____________________________________________9四、实验内容k1.用mATLAb表示离散信号：a，Asin(k)。
源代码：1)ak(k>=0)代码：k=-10:1:10;y=2.^k.*(k>=0);stem(k,y,'filled')图像：120XX0008006004002000-10-8-6-4-202468102)代码：n=-5:1:5;f=3*sin(n);stem(n,f,'r','filled');gridontitle('f=3*sin(n)');10xlabel('n');ylabel('f');图像：f=3*sin(n)3210f-1-2-3-5-4-3-2-12、已知离散序列波形如图4所示，试用mATLAb绘出满足下列要求的序列波形。
0n12345(1)f[k-2]u[k](2)f[-k](3)f[-k+2](4)f[k-2]u[k-2]代码：%2_2k=-6:1:5;f=[0,1,3,6,10,15,14,12,9,5,0,0];subplot(321)stem(k,f,'filled')gridonxlabel(' k');11ylabel('f(k)');title('f[k]')%f(k-2)u(k)subplot(322)stem(k+2,f.*(k+2>=0),'filled')gridonxlabel('k')title('f[k-2]u[k]');%f[-k]subplot(323)stem(-k,f,'filled')gridonxlabel('k')title('f[-k]');%f[-k+2]subplot( 324)stem(2-k,f,'filled')gridontitle('f[-k+2]');xlabel('k');%f[k-2]u[k-2]subplot(325)stem(2+k,f.*(k>=0),'filled')gridontitle('f[k-2]u[k-2]')xlabel('k')图像：12f[k]20f(k)f[k-2]u[k]20XX0-5100-10-5kf[-k]050kf[-k+2]51020XX0-5051020 XX0-50k510kf[k-2]u[k-2]20XX0-50k5102.若x[n]{1,1,1,1,0,0}，计算x[n]*x[n]。