计算机仿真试验指导书

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1、计算机仿真技术实验指导书计算机仿真技术实验指导书MATLAB是一种交互式的以矩阵为基木数据结构的系统。在生成矩阵对彖时，不要求明确的维数说明。所谓交互式，是指MATLAB的草稿纸编程环境。与C语言或FORTRON语言作科学数值计算的程序设计相比较，禾I」用MATLAB可节省大量的编程时间。本实验指导书主要讨论四个实验。实验一信号与系统的时域分析以及信号合成与分解1.实验目的(1)连续时间信号的向量表示法和符号运算表示法，典型离散信号表示;(2)连续信号和离散信号的时域运算与时域变换；(3)连续系统和离散系

2、统的卷积，以及冲激响应、阶跃响应、单位响应、零状态响应；(4)周期信号的傅立叶级数分解与综合(以周期方波为例)；2.实验原理与方法(1)信号在MATLAB中的表示方法MATLAB用两种方法来表示连续信号，一种是用向量的方法来表示信号,另一种则是符号运算的方法来表示信号。用适当的MATLAB语句表示岀信号后，就可以利用MATLAB的绘图命令绘制出直观的信号时域波形。向量表示法表示信号的方法是：MATLAB用一个向量表示连续信号的时间范围，另一个向量表示连续信号在该时间范围内的对应样值。如下列代码p二0.00

3、1;t=-pi:p:pi;f二1+cos(t);plot(t,f)titleCf(t)=l+cos(t)')xlabel('t')axis([-pi,pi,-0.2,2.4])执行后即可绘制连续信号l+cos(t)的时域波形。借助于符号运算以及符号绘图函数ezplot，也可以绘制连续信号时域波形。如下列代码symstf二sym('l+cos(t)')%定义符号表达式ezplot(f,[-pi,pi])%绘制符号表达式波形set(gcf,'color'，‘M)%设置当前图形背景颜色为口色执行后即可绘制连续信

4、号1+COS(I)的时域波形。与连续信号的表示相似，在MATLAB中，离散信号也需要用两个向量來表示，其中一个向量表示离散信号的吋间范围，另一个向量表示该离散信号在该时间范围内的对应样值。但与连续信号表示有所不同的是，表示离散信号时间范围向量的元索必须为整数。如下列代码n=[-3,-2,-1,0,1,2,3];x二[-3,2,-1,3,1,-2,1];stem(n,x,'filled,)set(gcf,'color'J)titledx(n)')xlabel('n)执行后即可绘制离散信号x(n)={-3,2

5、,-1,3,1,-2,1}的时域波形。(1)连续信号和离散信号的吋域运算与吋域变换对连续信号而言，其基木时域变换有反褶、平移、尺度变换、倒相。利用MATLAB的符号运算功能以及符号绘图函数ezplot,可以直观的观察和分析连续信号的吋域运算与吋域变换。如下列代码symst;f=symC(t+1)*(heaviside(t+1)-heaviside(t))');%定义信号符号表达式%绘制信号波形f=f+sym(，(heaviside(t)-heaviside(t-1))J):ezplot(f,[-3,3])

6、axis([-3,3,-1.2,1.2])set(gcf,'color'J)titleCf(t)‘)pausefl二subs(f,t,t+1.5);ezplot(fl,[-3,3])f(t+1.5)')pausef2二subs(f,t,t-1.5);ezplot(f2,[-3,3])title('f(t-1.5)')pausef3二subs(f,t,-t);ezplot(f3,[-3,3])title(*f(-1)')pausefl=-f;ezplot(f4,[-3,3])title('-f(t)')%变

7、量替换%绘制f(t+1.5)波形%绘制f(-t)波形%绘制-f(t)波形pausef5=subs(f,t,(1/2)*t);ezplot(f5,[-3,3])%绘制f(0.5t)波形titleCf(0.5t)')执行后即可实现连续信号的四种基木时域变换。对离散信号而言，其基本吋域变换有反褶、平移、倒相。其基本原理同连续信号时域变换。(1)连续系统和离散系统的卷积，以及冲激响应、阶跃响应、单位响应、零状态响应卷积积分是连续信号与系统分析的有效方法和工具，利用MATLAB求离散序论卷积和的专用函数conv可以

8、实现连续信号卷积积分的快速计算，并绘制出卷积积分信号的时域波形。其具体步骤如下：将参与卷积积分运算的两个连续信号fi(t)和f2(t)以等时间间隔进行采样，得到其离散序论fi(nAr)和f2(nAr)；生成与离散序论fi(nAr)和f>(nAr)相对应的时间向量nl和n2；调用conv函数计算卷积积分/(/)=/!(/)*/2⑴在离散吋间点mM的采样值f(mAr)；生成与f(mAr)相对应的吋间向量n。如下列代码functio