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1、《信号与系统》实验指导书《信号与系统及MATLAB实现》实验指导书五邑大学12《信号与系统》实验指导书前言长期以来,《信号与系统》课程一直采用单一理论教学方式,同学们依靠做习题来巩固和理解教学内容,虽然手工演算训练了计算能力和思维方法,但是由于本课程数学公式推导较多,概念抽象,常需画各种波形,作题时难免花费很多时间,现在,我们给同学们介绍一种国际上公认的优秀科技应用软件MATLAB,借助它我们可以在电脑上轻松地完成许多习题的演算和波形的绘制。MATLAB的功能非常强大,我们此处仅用到它的一部分,在后续课程中我们还会用到它,在未来地科学研究和工程设计中有可能继续用
2、它,所以有兴趣的同学,可以对MATLAB再多了解一些。MATLAB究竟有那些特点呢?1.高效的数值计算和符号计算功能,使我们从繁杂的数学运算分析中解脱出来;2.完备的图形处理功能,实现计算结果和编程的可视化;3.友好的用户界面及接近数学表达式的自然化语言,易于学习和掌握;4.功能丰富的应用工具箱,为我们提供了大量方便实用的处理工具;MATLAB的这些特点,深受大家欢迎,由于个人电脑地普及,目前许多学校已将它做为本科生必须掌握的一种软件。正是基于这些背景,我们编写了这本《信号与系统及MATLAB实现》指导书,内容包括信号的MATLAB表示、基本运算、系统的时域分析
3、、频域分析、S域分析、状态变量分析等。通过这些练习,同学们在学习《信号与系统》的同时,掌握MATLAB的基本应用,学会应用MATLAB的数值计算和符号计算功能,摆脱烦琐的数学运算,从而更注重于信号与系统的基本分析方法和应用的理解与思考,将课程的重点、难点及部分习题用MATLAB进行形象、直观的可视化计算机模拟与仿真实现,加深对信号与系统的基本原理、方法及应用的理解,为学习后续课程打好基础。另外同学们在进行实验时,最好事先预习一些MATLAB的有关知识,以便更好地完成实验,同时实验中也可利用MATLAB的help命令了解具体语句以及指令的使用方法。12《信号与系统
4、》实验指导书实验一基本信号在MATLAB中的表示和运算一、实验目的1.学会用MATLAB表示常用连续信号的方法;2.学会用MATLAB进行信号基本运算的方法;二、实验原理1.连续信号的MATLAB表示MATLAB提供了大量的生成基本信号的函数,例如指数信号、正余弦信号。表示连续时间信号有两种方法,一是数值法,二是符号法。数值法是定义某一时间范围和取样时间间隔,然后调用该函数计算这些点的函数值,得到两组数值矢量,可用绘图语句画出其波形;符号法是利用MATLAB的符号运算功能,需定义符号变量和符号函数,运算结果是符号表达的解析式,也可用绘图语句画出其波形图。三、上机
5、实验内容1.画出信号波形(1)(2)(1)程序代码:t=-2:0.01:6;A=1;a=-2;b=t>=0;x1=A*exp(a*t);y=(2-x1).*b;plot(t,y);gridon;axis([-2,6,-0.5,2.5]);title('(2-e^{-2t})u(t)')输出结果为12《信号与系统》实验指导书(2)程序代码:t=-1:0.01:3;a=t>=0;b=t>=2;c=cos(t*pi);x=a-b;y=(1+c).*x;plot(t,y);gridon;axis([-1,3,-0.5,2.5]);title('(1+cos(pi.*t)
6、)([u(t)-u(t-2)])')输出结果为:1.信号,求、波形程序代码:t=-2:0.01:6;A=1;a=-2;t1=2.*t;t2=2-t;b=t>=0;b1=t1>=0;b2=t2>=0;x=A*exp(a*t);x1=A*exp(a*t1);x2=A*exp(a*t2);y=(2-x).*b;y1=(2-x1).*b1;y2=(2-x2).*b2;subplot(3,1,1);plot(t,y);gridon;axis([-2,6,-0.5,2.5]);title('f(t)');subplot(3,1,2);plot(t,y1);12《信号与系统》
7、实验指导书gridon;axis([-2,6,-0.5,2.5]);title('f(2t)');subplot(3,1,3);plot(t,y2);gridon;axis([-2,6,-0.5,2.5]);title('f(2-t)');输出结果:12《信号与系统》实验指导书实验二连续时间LTI系统的时域分析一、实验目的1.学会用MATLAB求解连续系统的零状态响应;2.学会用MATLAB求解冲激响应及阶跃响应;3.学会用MATLAB实现连续信号卷积的方法;二、实验原理1.连续时间系统零状态响应的数值计算我们知道,LTI连续系统可用如下所示的线性常系数微分方程
8、来描述,在MATLAB中