信号与系统设计Word文档下载推荐.docx

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2.3.3绘制系统的框图以及图形分析7

2.4结论9

3致谢10

4参考文献10

前言

信号与系统课程设计是学习《信号与系统》课程必要的教学环节。

由于该课程是专业基础课，需要通过实践了巩固基础知识，为使学生取得最现代化的设计技能和研究方法，课程设计训练也就成为了一个重要教学环节。

通过一个模拟信号的一系列数据处理，达到进一步完善对信号与系统课程学习的效果。

《信号与系统》课程同时也是一门实用性较强、涉及面较广的专业基础课，该课程是将学生从电路分析的知识领域引入信号处理与传输领域的关键性课程,对后续专业课起着承上启下的作用.该课的基本方法和理论大量应用于计算机信息处理的各个领域,特别是通信、数字语音处理、数字图像处理、数字信号分析等领域,应用更为广泛。

近年来，计算机多媒体教序手段的运用逐步普及，大量优秀的科学计算和系统仿真软件不断涌现，为我们实现计算机辅助教学和学生上机实验提供了很好的平台。

通过对这些软件的分析和对比，我们选择MATLAB语言作为辅助教学工具，借助MATLAB强大的计算能力和图形表现能力，将《信号与系统》中的概念、方法和相应的结果，以图形的形式直观地展现给我们，大大的方便我们迅速掌握和理解老师上课教的有关信号与系统的知识。

此次课程设计是在MATLAB软件下进行LTI连续系统分析仿真，有助于我对该连续信号的分析和理解。

MATLAB强大的功能为此次求系统零状态响应、系统零输入响应等各种信号求解提供很好的视觉效果，对我们有很大的学习帮助。

项目概况

我这次做的信号与系统课程设计的任务是在MATLAB软件下进行LTI连续系统时域和频域分析。

技术内容是：

根据时域分析原理，利用MATLAB软件求解其单位冲激响应，阶跃响应。

要求建立仿真模型，同时调用函数建立m文件实现求解。

对于设计的系统给定一般激励信号，求解所设计的系统的零输入响应，零状态响应及全响应。

绘制系统的幅频响应和相频响应图,绘制系统的零极点图，分析系统的稳定性，系统的零极点与时域特性的关系，零极点与系统稳定性的关系。

在做课程设计中首先是对MATLAB软件的了解和认识，掌握一些MATLAB软件的基本常用函数的用法，对MATLAB软件进行程序操作。

这次试验使我增加对仿真软件MATLAB的感性认识，熟悉MATLAB软件平台的使用和MATLAB编程方法及常用语句；

了解MATLAB的编程方法和特点；

掌握利用MATLAB分析系统频率响应的方法。

初步掌握线性系统的设计方法，培养独立工作能力。

对MATLAB软件进行一定的了解和运用之后，开始做此次课程设计——LTI连续系统分析，用MATLAB软件对此次课程设计的系统零状态响应、冲激响应进行绘图求解，并且记录其分析过程。

对所做的LTI连续系统分析仿真课程设计完成以后撰写论文，说明自己的实习过程和实习心得等内容。

3.1.2设计意义

巩固已经学过的知识，加深对知识的理解和应用，加强学科间的横向联系，学会应用Matlab对实际问题进行仿真，为学习后继专业课打下坚实的基础；

在学习信号与系统课程的同时，也掌握了Matlab的应用，将课程中的重点、难点通过Matlab形象、直观的仿真实现，从而加深对信号与系统基本原理、方法及应用的理解，以培养主动获得知识和独立解决问题的能力，同时也增强锻炼动手、实践能力。

3.2设计的目标与总体方案

3.2.1设计目标

（1）熟悉MATLAB软件平台；

（2）掌握MATLAB编程方法、常用语句和可视化绘图技术；

（3）编程实现常用信号及其运算MATLAB实现方法。

（4）通过MATLAB软件对LTI连续系统进行分析仿真。

3.2.2设计的总体方案

（1）阅读题目，明确题目中要考察的知识点，复习相应的知识点，读懂题目中要求设计的目的。

（2）查找相关知识点，如何用MATLAB实现，并理解相应程序。

（3）初步进行编程，不懂的地方及时解决。

（4）运用MATLAB数值求解连续系统的零状态响应、冲激响应和阶跃响应，绘制系统的幅频响应和相频响应及系统的零极点图。

3.3设计方法及内容

MATLAB（MatrixLaboratory）是美国MathWorks公司产品，MatrixLaboratory意为“矩阵实验室”，最初的MATLAB只是一个数学计算工具。

但现在的MATLAB已经远不仅仅是一个“矩阵实验室”，它已经成为一个集概念设计、算法开发、建模仿真，实时实现于一体的集成环境，它拥有许多衍生子集工具。

MATLAB现已被广泛于数学、通信、信号处理、自动控制、神经网络、图形处理等许多不同学科的研究中。

利用Matlab框图对系统进行仿真

设计要求：

在已学习Matlab的基础之上，对MATLAB在信号与系统里的LTI系统进行仿真。

1.用Matlab的Simulink进行设计。

2.至少仿真四种不同的系统。

3.结果合理。

4.报告内容全面、条理清楚，字数在3000字以上。

利用Matlab框图对系统进行仿真举例：

Simulink简介

Simulink是一个用来对动态系统进行建模、仿真和分析的软件包。

它支持连续、离散

两者混合的线性和非线性系统，也支持具有多种采样速率的多速率采样系统。

Simulink为用户提供了用方框图建模的图形窗口，采用这种结构绘制系统模型就像用纸和笔画图一样容易，因此更加直观、方便、灵活。

Simulink包括Simulink模型库和各种工具模型库，其中Simulink模型库包含Sink（输出方式）、Source（输入源）、Continuous（连续系统）、Discret（离散系统）、NonLinear（非线性环节）、Math（数学库）、SignalsandSystem（信号与系统库），另外我们还要用到ControlSystemToolbox库的有关元件。

1、建立系统微分方程组，并根据微分方程绘制系统框图（或信号流图）。

设系统微分方程组如下：

其框图如图系统框图。

框图是建立Simulink模型的基础。

系统框图

2、 

首先要确定建立系统所需的模块，并将模块加入到系统中。

本系统中包括四类模块：

①输入信号模块Ф（t）、ML（t）。

Simulink库中包含Source模块库以提供各种输入信号。

打开Source库的方法是：

点击图1中Simulink项目下的“+”号可以看到其中的模块库如下图所示，点击Source项目下的“+”号则可以看到其中的信号模块：

假如要求图3所示系统关于ML（t）的阶跃响应（Ф（t）=0）,则应该选择一个Constant”模块（即Ф（t））和一个“Step”模块（即ML（t））。

用鼠标点击上图中的“Constant”（按住不放），然后拖拽到新建的模型窗口中，则图2中出现了一个Constant模块,如图4所示：

加入constant模块

同理可以加入Step模块。

②加入输出模块。

因为希望看到系统的响应波形，所以选用“Sink”库中的“Scope”模块，选取、加入模块的方法与①完全一致。

到这里系统模型如图5所示：

加入输入模块、输出模块后的系统模型

③与图3比较可知，还要加入传递函数模块、增益模块和求和模块。

传递函数模块位于“Continous”模块库中，“Continous”模块库如图所示：

“Continous”模块库

增益模块、求和模块都位于“Math”库中，“Math”库如图所示：

“math”库

根据图3把相应的模块放到对应的位置得到图8，至此系统建模的模块选取完成。

系统模型（未连线）

3、 

修改模块参数。

图中显示的模块参数都是默认值，实际的参数还需要修改。

以Gain模块为例说明修改参数的方法。

双击Gain模块，弹出它的参数窗口如图：

Gain模块的参数窗口

这里

，将Gain改为0.1，单击“ok”，可以看到模型窗口中Gain的值（增益值）变为0.1。

系统模型（修改Gain的增益值后）

同理修改Gain1,Gain2。

传递函数模块的修改方法与Gain基本类似，将“TransferFcn”的参数修改如下，Numerator表示传递函数的分子，Denominator表示分子。

TransferFcn（传递函数）模块的参数窗口

同理，根据图修改TransferFcn1、TransferFcn2的参数。

“Step”模块参数窗口如图所示,将其中的参数值修改如下：

、Step模块参数窗口

求和模块的参数窗口如下，将“Listofsigns”改为“+-”（因为有负反馈）

求和模块的参数窗口

“Constant”模块参数修改如下：

“Constant”模块参数窗口

修改了模块参数的系统模型如图所示：

修改了模块参数后的系统模型

4、 

模块间的连线。

连线的方法是点击连线的起点按住后拉至连线的终点。

连接完毕后的系统模型如图所示：

图16连接完毕后的系统模型

5、 

下面就可以进行仿真了。

单击工具栏中的

按钮进行仿真。

双击“Scope”模块可观察到输出波形，如图所示：

系统关于ML（t）=1（t）、Φ（t）=0的响应

6、 

将输入模块改为图所示形式，ML（t）=0、Φ（t）=1（t），单击工具栏中的

可得仿真结果如图所示：

ML（t）=0、Φ（t）=1（t）时的系统模型

系统关于ML（t）=0、Φ（t）=1（t）的响应

7、 

求系统冲激响应。

建立系统框图如示图所示。

单位阶跃信号的一次导数为单位冲激信号。

由于系统信号源中没有单位冲激信号，所以用单位阶跃信号的导数产生单位冲激信号。

ML（t）=0、Φ（t）=

时的系统模型

输出显示如图所示：

系统关于ML（t）=0、Φ（t）=

的响应

ML（t）=

、Φ（t）=0时的系统模型

输出为：

系统关于ML（t）=

、Φ（t）=0的响应

3.4结论

通过这次的课程设计，我深受益匪浅，不仅对信号这门课程有更深入的掌握，还学到其他方面的知识（如Matlab的应用），同时也摆脱枯燥的理论学习，从中体会到学习这门课程的乐趣。

在准备课程设计的过程中，遇到许多的困难，但从不感到灰心，因为在做的过程中，同学们都是在一起相互谈论，遇到困难就找同学，在这种集体的学习氛围下，只感受到学习带来的快乐。

通过此次的设计，体会到只有通过实践，才知道它魅力所在，才能更加深入的掌握，同时也在培养自己独立思考和解决问题的能力，也增强锻炼动手、实践能力。

通过这段时间的课程设计，同时也使我懂得了理论与实际相结合时很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正提高自己对理论知识的熟练掌握和运用。

在设计的过程中也遇到了很多问题，才发现原来自己有如此多的不足之处，对以前学过的知识理解得不够深刻，掌握也不牢固。

对于中间MATLAB的运用，幸好我以前选修过MATLAB这门课，不然中途不知道会遇到什么样的困难。

不过期间，还是有些不熟悉，在翻阅了大量关于MATLAB的相关画图资料，我发现自己对MATLAB的掌握也更加熟练了。

在做课程设计的过程中，对书本上的理论知识有了进一步的理解，对于一些似懂非懂的部分，通过再一次看书，编写程序，调试结果，并对结果进行分析，也理解了。

但是，感觉自己对与理论的实际运用还是比较欠缺。

同时知道了学习知识的方法，学习理论不是一味的看书，理论应该建立在实践的基础上，通过编写程序去实现某个功能，对相应知识点有了更进一步的了解，有助于理论的学习。

通过做这次课程设计，对MATLAB有了初步了解，知道了MATLAB的一些用途，虽然选修了数学建模实验课，老师在课堂上也讲了一些简单的MATLAB的用法，但是在做设计的过程中才知道那些远远不够，所以又花了很多时间去找那些函数怎么用，怎么画图啊等等，在理论中求频率响应计算很麻烦，但是用MATLAB只需一个简单的函数就可以实现，但有许多细节如一些语句等，由于时间关系还是不太明白，需要今后加以学习。

在做课程设计过程中，发现什么事不能等别人，自己需要尽自己的努力去做，有不明白的地方要及时去问，还有要学会利用身边各种资源比如图书馆，网络等,什么事情没有亲自去做，不要妄下结论，不要认为自己不行，只有做了才知道其实一些事只要自己认真做了是可以办的的。

同时课程设计培养了我独自处理问题的能力以及做事的态度。

俗话说：

态度决定一切。

只有有端正的态度，才能尽心的去做。

才有可能成功。

这次课程设计终于顺利完成，在设计中遇到的运行和调试问题，最后在老师的耐心指导下，终于游逆而解。

在以后的学习过程中我要不段的学习，不断丰富自己的知识。

这次课程设计的顺利完成，让我明白我自己的不足。

在以后的学习过程中我会更加的的努力，不断丰富自己的知识。

致谢

通过这几天的实验，信号与系统的课程设计也接近了尾声。

信号与系统课程设计是通信工程专业的基础教育课程中的重要组成部分，它是计算机和通信专业结合的理论基础，在这做课程设计的两个星期中，在这里我对为我们进行课程设计辅导的苏博妮老师表示衷心的感谢，正是她的耐心讲解，一直在教室里等着我们提问，还有她的不辞辛苦，更是有她的那种精神，使我能够完成此次信号与系统的课程设计——LTI连续系统时域和频域分析仿真，同时我也学到了很多知识，例如：

MATLAB软件的掌握和应用通过这次的课程设计，我深受益匪浅，不仅对信号这门课程有更深入的掌握，还学到其他方面的知识（如Matlab的应用），同时也摆脱枯燥的理论学习，从中体会到学习这门课程的乐趣。

在准备课程设计的过程中，遇到许多的困难，但从不感到灰心，因为在做的过程中，同学们都是在一起相互谈论，遇到困难就找同学，有争议时问老师，在这种集体的学习氛围下，只感受到学习带来的快乐。

再次感谢在课程设计过程中给予我帮助和鼓励的老师和同学们，有了他们的帮助，才使我的课程设计顺利的完成了，使我深深的感受到团结就是力量。

参考文献

【1】郑君里《信号与系统》第二版高等教育出版社2000

【2】梁虹梁君《信号与系统分析及matlab实现》电子工业出版社2002

【3】吕幼新张明友《信号与系统分析》电子工业出版社2003

【4】张志勇杨祖英《matlab》北京航空航天大学出版社2007