信号与系统仿真实验.docx
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信号与系统仿真实验
实验2连续LTI系统的时域分析
1,求系统的冲激响应
MATLAB程序：
%求系统的冲激响应
b=[3,9];a=[1,6,8];
sys=tf（b,a）;
t=0:
0.1:
10;
y=impulse（sys,t）;
plot（t,y）;
xlabel（'时间（t）'）;
ylabel（'y（t）'）;
title（'单位冲激响应'）;
实验结果：
2，求系统的单位阶跃响应
MATLAB程序：
clearall;
b=[3,9];a=[1,6,8];
sys=tf（b,a）;
t=0:
0.1:
10;
y=step（sys,t）;
plot（t,y）;
xlabel（'时间（t）'）
ylabel（'y（t）'）;
title（'单位阶跃响应’）;
实验结果：
3，系统的正弦响应
MATLAB程序：
clearall;
b=[1];a=[1,0,1];
sys=tf（b,a）;
t=0:
0.1:
10;
x=cos（t）;
y=lsim（sys,x,t）
plot（t,y）;
xlabel（'时间（t）'）
ylabel（'y（t）'）;
title（'正弦响应'）;
实验结果：
4，系统的零状态响应
MATLAB程序：
clearall;
b=[1];a=[1,0,1];
[A,B,C,D]=tf2ss（b,a）;
sys=ss（A,B,C,D）;
t=0:
0.1:
10;
x=cos（t）;zi=[-1,0];
y=lsim（sys,x,t,zi）;
plot（t,y）;
xlabel（'时间（t）'）
ylabel（'y（t）'）;
title（''）;
实验结果：
设计性实验1
（1）计算下述系统在指数函数激励下的零状态响应：
MATLAB程序：
clearall;
b=[1.65,-0.331,-576,90.6,19080];a=[1,0.996,463,97.8,121131,8.11];
sys=tf（b,a）;
t=0:
0.0001:
10;
x=exp（t）;
y=lsim（sys,x,t）
plot（t,y）;
xlabel（'ʱ¼ä（t）'）
ylabel（'y（t）'）;
实验结果：
设计性实验2:
（1）计算下述系统在冲激，阶跃，斜坡，和正弦激励下的零状态响应：
系统冲激响应:
MATLAB程序：
clearall;
b=[-0.475,-0.248,-0.1189,-0.0564];a=[1,0.6363,0.9396,0.5123,0.0037];
sys=tf（b,a）;
t=0:
0.1:
10;
y=impulse（sys,t）
plot（t,y）;
xlabel（'时间（t）'）
ylabel（'y（t）'）;
title（'冲激响应2'）
实验结果：
阶跃响应：
MATLAB程序：
clearall;
b=[-0.475,-0.248,-0.1189,-0.0564];a=[1,0.6363,0.9396,0.5123,0.0037];
sys=tf（b,a）;
t=0:
0.1:
10;
y=step（sys,t）
plot（t,y）;
xlabel（'时间（t）'）
ylabel（'y（t）'）;
title（'阶跃响应2'）
实验结果：
斜坡响应：
MATLAB程序：
clearall;
b=[-0.475,-0.248,-0.1189,-0.0564];a=[1,0.6363,0.9396,0.5123,0.0037];
sys=tf（b,a）;
t=0:
0.1:
10;
x=t;
y=lsim（sys,x,t）;
plot（t,y）;
xlabel（'时间（t）'）
ylabel（'y（t）'）;
title（'斜坡响应'）
实验结果：
正弦响应：
MATLAB程序：
clearall;
b=[-0.475,-0.248,-0.1189,-0.0564];a=[1,0.6363,0.9396,0.5123,0.0037];
sys=tf（b,a）;
t=0:
0.1:
10;
x=cos（t）;
y=lsim（sys,x,t）;
plot（t,y）;
xlabel（'时间（t）'）
ylabel（'y（t）'）;
title（'正弦响应'）
实验结果：
实验3，连续LTI系统的频域分析
1，验证性实验1：
傅立叶变换：
MATLAB程序：
symst;
f=fourier（exp（-2*abs（t）））;
ezplot（f）;
实验结果：
验证性实验2：
试画出f（t）=2/3*e^-3t*U（t）的波形及其幅频特性曲线;
MATLAB程序：
symstvwf
f=2/3*exp（-3*t）*sym（'heaviside（t）'）;
F=fourier（f）;
subplot（2,1,1）;
ezplot（f）;
subplot（2,1,2）;
ezplot（abs（F））;
实验结果：
验证性实验3：
已知f（jw）=（1/（1+w^2）,求信号F（jw）的逆傅立叶变换：
symstw
f=ifourier（1/（1+w^2）,t）;
ezplot（f）;
实验结果：
ans=
（pi*exp（-t）*heaviside（t）+pi*heaviside（-t）*exp（t））/（2*pi）
验证性实验4：
傅立叶变换的时移特性：
MATLAB代码：
r=0.02;t=-5:
r:
5;N=200;Y=2*pi;k=-N:
N;w=k*Y/N;
f1=1/2*exp（-2*t）.*stepfun（t,0）;
F=r*f1*exp（-j*t'*w）;
F1=abs（F）;P1=angle（F）;subplot（3,1,1）;plot（t,f1）;grid
xlabel（'t'）;ylabel（'f（t）'）;title（'f（t）'）;subplot（3,1,2）
plot（w,F1）;xlabel（'w'）;grid;ylabel（'F（jw）'）;subplot（3,1,3）
plot（w,P1*180/pi）;grid;xlabel（'w'）;ylabel（'相位（度）'）;
实验结果：
设计性试验1
试验1
试确定下列信号的傅立叶变换的数学表达式：
（a）f（t）=U（t+1）-U（t-1）
MATLAB程序：
>>symstm
F=fourier（-heaviside（t-1）+heaviside（t+1））
F=
（1/exp（w*i））*（-pi*dirac（-w）+i/w）-exp（w*i）*（-pi*dirac（-w）+i/w）
（b）:
symstm
F=fourier（exp（-3*t）*sym（'heaviside（t-1）'））
F=
exp（-w*i-3）/（w*i+3）
（c）
symstm
F=fourier（exp（-1*t）*sym（'heaviside（t-1）'））
结果：
symstm
F=fourier（exp（-1*t）*sym（'heaviside（t-1）'））
（2）试画出f（t）=e^-3t*U（t）,f（t-1）以及信号f（t）*e^-4jt的频谱图;
f（t）=e^-3t*U（t）的频谱图如下：
MATLAB程序：
r=0.02;t=-5:
r:
5;N=200;Y=2*pi;k=-N:
N;w=k*Y/N;
f1=1*exp（-3*t）.*stepfun（t,0）;
F=r*f1*exp（-j*t'*w）;
F1=abs（F）;P1=angle（F）;subplot（3,1,1）;plot（t,f1）;grid
xlabel（'t'）;ylabel（'f（t）'）;title（'f（t）'）;subplot（3,1,2）
plot（w,F1）;xlabel（'w'）;grid;ylabel（'F（jw）'）;subplot（3,1,3）
plot（w,P1*180/pi）;grid;xlabel（'w'）;ylabel（'相位（度）'）;
结果如下：
f（t-4）的频谱相移图MATLAB程序如下：
r=0.02;t=-5:
r:
5;N=200;Y=2*pi;k=-N:
N;w=k*Y/N;
f1=1*exp（-3*（t-4））.*stepfun（t,4）;
F=r*f1*exp（-j*t'*w）;
F1=abs（F）;P1=angle（F）;subplot（3,1,1）;plot（t,f1）;grid
xlabel（'t'）;ylabel（'f（t）'）;title（'f（t-4）'）;subplot（3,1,2）
plot（w,F1）;xlabel（'w'）;grid;ylabel（'F（jw）'）;subplot（3,1,3）
plot（w,P1*180/pi）;grid;xlabel（'w'）;ylabel（'Ïà루¶È£©'）;
实验结果如下：
f（t）*e^-4jt的频谱图：
MATLAB程序如下：
r=0.02;t=-5:
r:
5;N=200;Y=2*pi;k=-N:
N;w=k*Y/N;
f1=1*exp（-3*（t-4））.*stepfun（t,0）;f2=f1.*exp（-4*j*t）;
F=r*f2*exp（-j*t'*w）;
F1=abs（F）;P1=angle（F）;subplot（3,1,1）;plot（t,f1）;grid
xlabel（'t'）;ylabel（'f（t）'）;title（'f（t）'）;subplot（3,1,2）
plot（w,F1）;xlabel（'w'）;grid;ylabel（'F（jw）'）;title（'F1（jw）'）;subplot（3,1,3）
plot（w,P1*180/pi）;grid;xlabel（'w'）;ylabel（'Ïà루¶È£©'）;
实验结果如下：
信号f（t）*e^-4jt的频谱图:
MATLAB程序如下：
R=0.02;t=-2:
R:
2;
f1=exp（-3*t）.*stepfun（t,0）;f2=f1.*exp（-j*4*t）;W1=2*pi*5;
N=500;k=-N:
N;W=k*W1/N;
F1=f1*exp（-j*t'*W）*R;
F2=f2*exp（-j*t'*W）*R;
F1=real（F1）;F2=real（F2）;subplot（2,1,1）;plot（W,F1）;
xlabel（'w'）;ylabel（'F1（jw）'）;title（'ƵÆ×F1（jw）'）;
subplot（2,1,2）;plot（W,F2）;
xlabel（'w'）;ylabel（'F2（jw）'）;title（'ƵÆ×F2（jw）'）;
实验结果如下：
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