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1、唐山学院课程实践1引言1.1Matlab简介MATLAB是矩阵实验室（MatrixLaboratory）的简称，是MathWorks公司针对科学和工程计算开发的交互式大型软件，是一个功能强大、可以完成各种精确计算和数据处理的可视化计算和仿真工具。它集图形化显示、精确计算和建模仿真于一身，在技术计算、嵌入式系统、控制系统、数字信号处理、通信系统、图像和视频处理、FPGA设计、机电设计、测试测量、计算生物学和计算金融学等领域都得到了非常广泛的应用。MATLAB软件系统由MATLAB基础平台、Simulink基础平台和建立在这两个基础平台之上的大量Toolboxes和Blocks
2、ets组成。1.2用Matlab进行信号与系统实践的意义随着计算机及数学工具软件的发展,利用软件实现信号与系统的仿真与实践已成为主流。MATLAB软件强大的数值分析和计算结果可视化功能,为信号与系统课程的学习和实践提供了强有力的支持,使繁杂的计算分析和编程的可视化变得易于实现,从而使理论课程的讲授变得清晰可见。MATLAB软件在信号与系统中的应用主要包括符号运算和数值计算仿真分析。由于信号与系统课程的许多理论内容都是基于公式演算,而MATLAB软件借助符号数学工具箱提供的符号运算功能基本满足信号与系统课程的需求。例如,解微分方程、傅里叶正反变换、拉普拉斯正反变换、z正反变换
3、等。MATLAB软件在信号与系统中的另一主要应用是数值计算与仿真分析,主要包括函数波形绘制、函数运算、冲激响应与阶跃响应仿真分析、信号的时域分析、信号的频谱分析、系统的S域分析、零极点图绘制等内容。数值计算仿真分析可以帮助学生更深入理解信号与系统的理论知识,并为将来使用MATLAB软件进行信号处理领域的各种分析和实际应用打下基础。通过一个实例,运用MATLAB软件的数值分析和计算结果可视化功能,详细生动地揭示了信号与系统课程中抽样定理的物理实际意义。1.3任务要求基于MATLAB进行信号的仿真分析和设计。对连续时间LTI系统进行时域分析，使用MATLAB来求解连续系统的零状
4、态响应、冲激响应和阶跃响应及实现连续信号的卷积。对连续时间LTI系统进行频域分析，利用MATLAB实现连续时间信号的傅里叶变换，分析LTI系统的频域特性和LTI系统的输出特性。对连续时间LTI系统进行复频域分析，利用MATLAB进行部分分式展开，分析LTI系统的特性，并利用MATLAB进行Laplace正、反变换。19唐山学院课程实践进行基于MATLAB的信号仿真分析的总体设计，完成算法，作出仿真原理图和仿真分析说明（连续时间系统时域和变换域相关特性的仿真分析），写出完整源程序。1.4Matlab程序基础1.4.1、Matlab的工作界面启动MATLAB后,出现MATLAB
5、命令窗口，空白区域是MATLAB的工作区,在此可输入和执行命令。1.4.2Matlab操作的注意事项l在工作区输入MATLAB命令后,按下Enter键才能执行命令。lMATLAB是区分字母大小写的。l如果不想显示结果，只要在所输入命令的后面加上一个分号“；”即可。如：x=2+3↙x=5x=2+3;↙不显示结果5l如果一个表达式一行写不下，可以在行尾键入“...”来换行。如：q=5^6+sin(pi)+exp(3)+(1+2+3+4+5)...-5+1/2-567命令行与M文件中的百分号“%”标明注释。1.4.3Matlab变量与表达式lMATLAB的变量名MATLAB的变量
6、名是用一个字母打头，后面最多跟19个字母或数字。应该注意不要用MATLAB中的内部函数或命令名作为变量名。列出当前工作空间中的变量命令为：who将内存中的当前变量以简单形式列出；whos列出当前内存变量的名称、大小、类型等信息；clear清除内存中的所有变量与函数。lMATLAB常用的预定义变量ans：保存计算结果的缺省变量；Inf或inf：无穷大；i或j：虚数单位；pi：圆周率π。lMATLAB的运算符数学运算符：+，-，*,（左除）,/(右除),^(乘幂)19唐山学院课程实践关系运算符：<,>,<=,>=,==(等于),~=(不等于)逻辑运算符：&(逻辑与),
7、(逻辑
8、或),~(逻辑非)lMATLAB的表达式及语句表达式由运算符、函数、变量名和数字组成的式子。MATLAB语句由变量、表达式及MATLAB命令组成，用户输入的语句由MATLAB系统解释运行。MATLAB语句的2种最常见的形式为：形式1：表达式形式2：变量=表达式在第一种形式中，表达式运算后产生的结果如果为数值类型，系统自动赋值给变量ans，并显示在屏幕上。1.4.4Matlab常用函数数学上的函数，MATLAB基本上都有。且调用形式和平时的数学上的函数大致相同，非常方便。下面列出常用的三角函数见表1-1，常用的函数见
