哈工大(威海)信号系统实验报告完整编辑版.doc

.*信号与系统实验报告姓 名： 学 号： 同组人：无 指导教师： 成 绩： 实验一 典型连续时间信号描述及运算l 实验报告要求： （1）仿照单边指数信号的示例程序，按要求完成三种典型连续信号，即：正弦信号、衰减正弦信号、钟型信号的波形绘制。（要求：要附上程序代码，以下均如此，不再说明）（2）根据信号与系统教材第一章的习题1.1（1，3，5，8）函数形式绘制波形。（3）完成三种奇异信号，即：符号函数、阶跃信号、单位冲激信号的波形绘制。（4）完成实验一中信号的运算：三、6 实验内容中的 （1）（2）（3）（4）。（5）求解信号的直流/交流分量，按第四部分的要求完成。正文：（1）正弦信号： 代码： t=-250:1:250; f1=150*sin(2*pi*t/100); f2=150*sin(2*pi*t/200); f3=150*sin(2*pi*t/200+pi/5); plot(t,f1,-,t,f2,-,t,f3,-.)衰减正弦信号 代码： t=-250:1:250; f1=400*exp(-1.*t.*t./10000); f1=400*exp(-1.*t.*t./22500); f1=400*exp(-1.*t.*t./62500); plot(t,f1,-,t,f2,-,t,f3,-.)(2)习题1，3，5，8 代码：t=0:1:10; f=t; plot(t,f) 代码：t=1:1:10; f=t; plot(t,f) 代码：t=0:1:10; f=2-exp(-1.*t.); plot(t,f) 代码：t=1:0.1:2; f=exp(-1.*t.)*cos(10*pi*t); plot(t,f)(3) 三种奇异函数符号函数 代码: t=-5:0.05:5; f=sign(t); plot(t,f)阶跃信号 代码: t=-5:0.1:5; f=u(t); plot(t,f)单位冲激信号代码：function chongji(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(单位冲激信号(t) )（4）实验三1234syms t f1=sym(-t+4)*(u(t)-u(t-4); subplot(1,2,1); ezplot(f1); y1=subs(f1,t,-t); f3=f1+y1; subplot(1,2,2); ezplot(f3);function f=u(t) f=(t0); 4、function f=u(t)f=(t0)syms tf1=sym(-t+4)*(u(t)-u(t-4);subplot(1,3,1);ezplot(f1);f2=sym(sin(2*pi*t);subplot(1,3,2);ezplot(f2);f6=f1.*f2;subplot(1,3,3);ezplot(f6);5、function f=u(t)f=(t0)syms tf1=sym(-t+4)*(u(t)-u(t-4);f2=sym(sin(2*pi*t);subplot(1,3,1);ezplot(f2);f6=f1.*f2;y6=subs(f6,t,t-2);subplot(1,3,2);ezplot(y6);f7=y6+f2;subplot(1,3,3);ezplot(f7);四、t=0:0.1:500;f=100.*abs(sin(2.*pi.*t./50);plot(t,f,t,fD,t,fA)调用子程序：function fD=fDC(f)fD=mean(f);function fA=fAC(f,fD)fA=f-fD; (5)求解信号的交直流分量代码：function fD=fDC(f) fD=mean(f); function fA=fAC(f,fD) fA=f-fD; t=0:0.1:500;f(t)=100|sin(2*PI*t/50)|;plot(t,fD,t,fA)实验二 线性系统时域分析l 实验报告要求：（1）求解下面两个信号的卷积积分。要求：1) 在实验报告中推导出这两个信号卷积积分运算表达式；（手写） 2) 利用MATLAB 进行求解验证，附程序代码和波形。（2）已知描述系统的微分方程和激励信号如下r(t ) + 3r(t ) +2r(t ) = e(t)+3 e(t) ，e(t)=u(t) 。要求：1) 用解析法求系统的零状态响应r(t )；（手写）2）利用MATLAB绘出系统零状态响应的时域仿真波形，并验证1）的结果是否正确，附程序代码和波形； 3）利用MATLAB绘出系统的冲激响应和阶跃响应波形，附程序代码和波形。正文：（1）求解下面两个信号的卷积积分。在实验报告中推导出这两个信号卷积积分运算表达式；（手写）利用MATLAB 进行求解验证，附程序代码和波形。代码：p=0.01;k1=-1/2:p:1;f1=1;k2=0:p:2;f2=0.5*k2;f,k=sconv(f1,f2,k1,k2,p)function f,k=sconv(f1,f2,k1,k2,p)f=conv(f1,f2); f=f*p; k0=k1(1)+k2(1); k3=length(f1)+length(f2)-2; k=k0:p:(k3*p+k0); subplot(2,2,1) plot(k1,f1) xlabel(t) ylabel(f1(t) subplot(2,2,2) plot(k2,f2) ylabel(f2(t) subplot(2,2,3)plot(k,f); h=get(gca,position); h(3)=2.5*h(3); set(gca,position,h) title(f(t)=f1(t)*f2(t) xlabel(t) ylabel(f(t) （2）已知描述系统的微分方程和激励信号如下r(t ) + 3r(t ) +2r(t ) = e(t)+3 e(t) ，e(t)=u(t) 。要求： 用解析法求系统的零状态响应r(t )；（手写）利用MATLAB绘出系统零状态响应的时域仿真波形，并验证的结果是否正确，附程序代码和波形； 代码： a=1,3,2; b=0,1,3; impulse(a,b)利用MATLAB绘出系统的冲激响应和阶跃响应波形，附程序代码和波形。 代码： a=1,3,2;b=0,1,3;step(b,a) 代码； a=1,3,2;b=0,1,3; p=0.01; t=0:p:5; x=exp(-t); lsim(b,a,x,t)实验三：实验报告内容：对所给音频信号，进行时域压缩和扩展，画出时域波形与幅度谱，使其满足以下要求。（1）将music1.wav的音调变低a倍（0.8a1），及变高a倍（1a a=8,2,3,1,5;b=1,3,2;q,p=sjdt(a,b) SJDT函数functionp,q=sjdt(A,B)p=roots(A);q=roots(B);p=p;q=q;x=max(abs(p q);x=x+0.1;y=x;clfhold onaxis(-x x -y y);axis(square)plot(-x x,0 0)plot(0 0,-y y)plot(real(p),imag(p),x)plot(real(q),imag(q),o)title()text(0.2,x-0.2,)text(x-0.2,0.2,)7-2（a） 代码： a=1 0; b=1; impulse(b,a)(b) 代码： a=1 2; b=1; impulse(b,a)(c)代码：a=1 -2;b=1;impulse(b,a) (d) 代码： a=1 1 16.25;b=1;impulse(b,a,5)(e)代码：a=1 0 16;b=1;impulse(b,a,5)(f)代码： a=1 -1 16.25;b=1;impulse(b,a,5)7-3function splxy(f1,f2,k,p,q) p=p; q=q; f=f1:k:f2;w=f*(2*pi); y=i*w; n=length(p); m=length(q); if n=0 yq=ones(m,1)*y;vq=yq-q*ones(1,length(w); bj=abs(vq); cosaij=angle(vq)./pi.*180; ai=1; thetai=0; elseif m=0 yp=ones(n,1)*y; vp=yp-p*ones(1,length(w); ai=abs(vp); thetai=angle(vp)./pi.*180; bj=1; cosaij=0; else yp=ones(n,1)*y; yq=ones(m,1)*y; vp=yp-p*ones(1,length(w); vq=yq-q*ones(1,length(w); ai=abs(vp); thetai=angle(vp)./pi.*180; bj=abs(vq); cosaij=angle(vq)./pi.*180; end subplot(121); Hw=prod(bj,1)./prod(ai,1); plot(f,Hw); title(连续系统幅频响应曲线) xlabel(频率 w（单位：赫兹）) ylabel(F(jw) subplot(122); Angw=sum(cosaij,1)-sum(thetai,1); plot(f,Angw); title(连续系统相频响应曲线) xlabel(频率 w（单位：赫兹）) ylabel(Angle(jw)q=0; p=-100 -50; f1=0; f2=100; k=0.01; splxy(f1,f2,k,p,q);（2）完成第四部分实验内容中的（1）（3）。（1）a=3 5 4 -6;b=1 1 2;p,q=sjdt(a,b)不稳定q= -0.5000 - 1.3229i -0.5000 + 1.3229i;p= -1.1742 - 1.2472i -1.1742 + 1.2472i 0.6816 + 0.0000i;f1=0;f2=3;k=0.01;splxy(f1,f2,k,p,q);（3）a=1 0 20 0 64;b=3 0 -27 0;p,q=sjdt(a,b)不稳定q=0 3 -3;p= -0.0000 - 4.0000i -0.0000 + 4.0000i 0.0000 - 2.0000i 0.0000 + 2.0000i;f1=0;f2=1.5;k=0.01;splxy(f1,f2,k,p,q);实验八 离散系统z域分析l 实验报告内容：（1）根据例1-例5的要求和提示完成。（2）完成第五部分的实验内容。（1）根据例1-例5的要求和提示完成。8-1（1）A=1 -3 7 -5; B=3 -5 10 0; ljdt(A,B)调用的ljdt函数function ljdt(A,B)p=roots(A);q=roots(B);p=p;q=q;x=max(abs(p q 1);x=x+0.1;y=x;clfhold onaxis(-x x -y y);w=0:pi/300:2*pi;t=exp(i*w);plot(t)axis(square)plot(-x x,0 0)plot(0 0,-y y)text(0.1,x,jImz)text(y,1/10,Rez)plot(real(p),imag(p),x)plot(real(q),imag(q),o)title(pole-zero diagram for discrete system)hold off8-1（2） A=1 0.75 0.125;B=1 -0.5 0;ljdt(A,B)8-2例2：解：由例1绘出的零极点图可以看出两个系统的稳定性分别为：第（1）个系统不稳定；第（2）个系统稳定。8-3（1）a=1 -1; b=0 1; impz(b,a,10)8-3（2） a=1-2*cos(pi/8) 1; b=0 0 1;impz(b,a,50)8-2（3）a=1 -2 1;b=0 1 0;impz(b,a,10)8-2（4）a=1 -0.8;b=0 1;impz(b,a,10)8-2（5）a=1 -1 0.25;b=0 0 1;impz(b,a,10)8-2（6）a=1 -1.2;b=0 1;impz(b,a,10)例4：解：MATLAB 命令如下：B=1 -0.5;A =1 0;H,w=freqz(B,A,400,whole);Hf=abs(H);Hx=angle(H);clffigure(1)plot(w,Hf)title(离散系统幅频特性曲线)figure(2)plot(w,Hx)title(离散系统相频特性曲线) 例五：调用子程序;function dplxy(k,r,A,B)%The function to draw the frequency response of discrete systemp=roots(A); q=roots(B); figure(1)ljdt(A,B) w=0:r*pi/k:r*pi;y=exp(i*w); N=length(p); M=length(q); yp=ones(N,1)*y; yq=ones(M,1)*y; vp=yp-p*ones(1,k+1); vq=yq-q*ones(1,k+1); Ai=abs(vp); Bj=abs(vq); Ci=angle(vp); Dj=angle(vq); fai=sum(Dj,1)-sum(Ci,1); H=prod(Bj,1)./prod(Ai,1); figure(2)plot(w,H); title(离散系统幅频特性曲线)xlabel(角频率)ylabel(幅度)figure(3)plot(w,fai)title(离散系统的相频特性曲线)xlabel(角频率)ylabel(相位)解：MATLAB 命令如下：A=1 -1/4;B=5/4 -5/4;dplxy(500,2,A,B) 实验内容已知离散系统的系统函数分别为：试用MATLAB 分析：（1） 绘出系统的零极点图，根据零极点图判断系统的稳定性；（2） 如果系统稳定，绘出幅频特性和相频特性曲线。解：（1）A=2 0 0 -1;B=0 1 -2 -1;ljdt(A,B)稳定A=1 2 -4 1;B=0 1 0 2;ljdt(A,B)不稳定（2）A=2 0 0 -1;B=0 1 -2 -1;H,w=freqz(B,A,400,whole);Hf=abs(H);Hx=angle(H);clffigure(1)plot(w,Hf)title(离散系统幅频特性曲线)figure(2)plot(w,Hx)title(离散系统相频特性曲线)