8. MATLAB在信号与系统中的应用
MATLAB软件在信号与系统实验教学中的应用
图像 处 理 方 面 的 研 究 。
●收 稿 １ ：２ １ ０ ２ ３期 ０ ０— ９— ６
总第 １７期第 １期 ０
２ １ 年 ３月 ０１
高 校 实 验 室 工 作
研 究
Ｓ ｒａ ＮＯ． ０ ＮＯ． ｅｉｌ １ ７， １ Ｍａ ． ２ １ ｒ ０１
ＧＡＯＸＩ ＡＯ ＨＩ Ｓ ＹＡＮＳ ＨＩＧＯＮＧＺＵＯ ＹＡＮＪＵ Ｉ
ＭＡ Ｌ Ｂ软 件 在 信 号 与 系统 实验 教 学 中的应 用 ＴＡ
［ ］乔玉 晶，吕宁．立体 仓库堆 垛机控制系统设计 ［ ］ 自动化技术 ２ Ｊ．
与应 用 ，２０ ０４，２ （ １ ：４ ４ ． ３ １ ） ４— ６ ［ ］郭 环 。 禹 永 伟 ． 自动 化 立 体 仓 库 中 堆 垛 机 的 设 计 ［ ］ 物 流 技 ３ Ｊ．
术 ，２０ ０ ２，３：１ ７—１ ． ８
学模 式 ，给 学 生 留下 了 较 深 刻 的 印 象 ，使 理 论 与 实 践 紧 实 例 ２ 已知 Ｌ Ｉ 统 Ｙ （ ） ＋２ （ ） ＋ｌＯ 密的结合起来。将 Ｅ Ａ引进信号与 系统实验教学 之 中， ： Ｔ系 ” ｔ ｙ ｔ Ｏｙ Ｄ （） ＝ ｔ ，求 系统 的冲击 响应。 ｔ ｆ（） 达到了事半功倍的效果 。 冲击 响 应 在 理 论 上 等 于 系 统 函 数 与 冲 击 函 数 的 卷
响应 。
Ｌ Ｉ 统 的 零 状态 响 应 在 理 论 上 等 于 系 统 函 数 与 输 Ｔ系 入 函数 的卷 积 。使 用 ＭＡ Ｌ Ｂ函数 实 现 的方 法 如 下 ： ＴＡ
Matlab软件在信号与系统课程中的应用
Matlab软件在信号与系统课程中的应用摘要:简要介绍了信号与系统传统的教学方式及Matlab软件的特点,并通过实例介绍了Matlab在信号与系统课程中的应用。
关键词:信号与系统Matlab 教学1 传统的教学方式《信号与系统》是我国高校电子信息类专业的必修课程。
该课程无论从教学内容还是教学目的来看,都是一门应用性和实践性极强的课程,其中的基本原理和方法广泛应用于计算机信息处理的各个领域。
但是长期以来,《信号与系统》课程一直采用黑板式的单一理论教学方式,学生们仅能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,但是对一些应用性极强的内容却无法亲自动手设计、调试、分析,严重影响了学生对所学知识的理解和应用,在一定程度上也制约了学生学习的主动性和创造性,达不到培养综合能力的目的。
因此,迫切需要进行教学方法和教学手段的改革。
2 Matlab软件的特点Matlab软件是1984年由Mathworks公司推出,目前已成为国际上最流行、应用最广泛的科学与工程计算软件,其主要特点有以下几点。
(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,使得学生们在学习《信号与系统》时,就可以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,并能将课程的重点、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,进一步加深对信号与系统的基本原理、方法及应用的理解。
3 Matlab在信号与系统课程中的应用我们以Matlab在S域分析中的应用为例。
在S域分析中,一般是要求画出系统的零极点分布图、单位冲激响应和系统的幅频和相频特性。
通常按照常规方法这种波形很难画出,但是应用Matlab就很容易。
MATLAB 在信号与系统中的应用-文档资料
周期三角波信号波形图。
t=-6:0.01:6; ft=sawtooth(pi*t,0.5); plot(t,ft),grid on axis([-6 6 -1.2 1.2]) title('周期三角脉冲信号')
周期三角脉冲信号 1
0.5
0
-0.5
周期方波信号 1 0.5 0 -0.5 -1 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3
2021/4/21
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• 6、三角波脉冲信号
非周期型脉冲信号在 MATLAB 中可调用 tripuls函数产生， 语句格式： y tripuls(t, width, skew) 该函数产生一个幅度为 1、宽度为 width，且以 t 0为中心 左右各展开 width/2大小、斜度为 sKew 的三角波。 width的默认值为 1，skew的取值范围在 -1 ~ 1之间。 一般最大幅度 1出现在 t (width/2) skew的横坐标位置， 默认时 skew 0，此时产生对称三角波 。
u (t )
0
,
t
0
单位阶跃信号 u (t )在 MATLAB 中用 （" t 0 )" 产生。
MATLAB 表达式 " y (t 0 )" 的含义就是
t》0时 y 1, 而当 t 0时 y 0
2021/4/21
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• 例2-9 ：用MATLAB命令绘出单位阶跃信号u(t)
t=-1:0.01:5; ft=(t>=0); plot(t,ft),grid on axis([-1 5 -0.5 1.5]) title('单位阶跃信号')
Matlab在信号与系统中的应用
中 图分 类 号 ： Ｎ １ Ｔ ９１
文 献标 识 码 ： Ａ
文章 编 号 ：６ ２ ３ ９（ ０２０ （） ０ ２ — Ｉ １ ７－ ７ １２ １ ）１ａ－ ０ ３ ０
１ Ｍ ｔｂ 信号与 系统 的概 述 ａａ及 ｌ
１ １Ｍ ｔ ｂ ． ａｌ 基本 概述 ａ
Ｍａ ｌ ｂ 由美 国ｍａ ｈ ｒ 公 司研 制 ， ｔ 是 ａ ｔ ｗｏ ｋ
信息技术
ＳＣ ＴＮＧ ＣＥ Ｅ０Ｙ Ｉ ＆ＣＬ Ｅ Ｈ０ Ｎ
皿圆
Ｍａ： ｂ在信 号 与 系统 中 的应 用 ｌａ ｌ
阮 文 武
（ 楚雄师 范学 院物 电系 云南 楚雄 ６ ５ ０ ） ７ ０ ０
摘
要 ： ｔ ｂ 为 目前 国际上 最流行 的 工程 类应 用软 件 ， 为广泛 的应 用于财 务分 析 ， Ｍａ ａ 作 ｌ 较 计算机技 术 ， 图像 信号处 理 ． 车行 业 ． 音处 汽 语
１ ２ 信 号与 系统 基本 概 述 ．
系、 电信 系 等 专 业 的 较 为 核心 的 基 础课 程 ，
时 域 分 析 的 有 利 方 法 ， 中 涉 及 到 的 领 域 分布 图 ， 后利 用ｉ ｕ ｓ （ Ｉ ｒｑ （函数 命 其 然 ｍｐ ｌｅ） ｌ ｅ ｓ） ￥ｆ
信 号 与 系 统是 现 代 大 学 院 校 当 中 通 信 有 超 声 波 诊 断 、 学 原 理 成 像 、 统 辨 识 令 求 出 冲 激 响 应 以 及 频 率 响 应 作 为 基 础 ， 中较 多 的 计 算 与 推 变 量 的 代 换 、 褶 ， 后 进 行 平 移 ， 到 了 当 反 然 得
导 ， 及 到 诸 如 微 积 分 方 程 、 分 方 程 求 两 个 连 续 时 间信 号 ｆ ｔ￣ ｆ（） 最 后 卷 积 积 涉 差 ）Ｎ， ， （ ｔ 门 课 程 的 开 展 也 是 为 了 对 后 续 专 业 课 程 手 工 的 方 式 去 完 成 ， 是 对 于 计 算 过 程 繁 但 “ 信 原 理 ” 课 程 的 奠定 基 础 。 通 等 琐且考 虑到效率 的问题 ， 加上需 要时 间 再
Matlab在信号与线性系统中的应用
量。对 ｆｕｉｒ） ｏ￣ （ 中的 ｆ ｉ ｕｉｒ ） ｅ 及 ｆ ｒ （ 中的 Ｆ也要达式 ②采用 ￣ ｒ Ｋ） ￣ ｒ Ｋ） ｕ ｅ 及 ｕ ｅ 得到的返 回函数 ， ｉ ｉ 仍然为符号表达式 。 在对其作 图时要用 ｅｐ ｔ） ｚ ０ 函数 ， 能用 ｐ ｔ函数。 １（ 而不 ｌ（ ｏ）
◇ 论述◇ 高教
科技 一向导
２１ 年 １ ０２ 第２ 期
Ｍａｌ ｔ ｂ在信号与线性系统中的应用 ａ
张 迪 （ 州 大 学 信 息 工 程 学 院 河南 郑
．
郑州
４ ００ ） ５ ０ １
【 摘 ］ ｄｂ Ｍａａ 使信号与线性 系统分析 的教 学与计算机辅助联 系起来 ， 并是学生对此 门 程的理解更加 深刻 。本文通过三个 ｍ ｔｂ 课 ａａ 在连 ｌ 续信号频域分析 中的应 用实例 ， 简单讲述 了 ｍ ｄｂ ａ ａ 在信 号与线性 系统 中的应用 ， 学生在信 号与线性 系统分析课 程学 习中的应 用 ｍ ｔｂ 对 ａａ 进行 ｌ 试验提供 了 很好 的参考 。 【 关键词 】 ｔ ； ｍａａ 连续时间信号 ； 里叶变换 ｌ ｂ 傅
（ｆ ｒ ｒ） ￣ ｒ ｒ） ￣ ｏｉ （及 ｕ ｅ（函数 的应用有 很多局 限性 ， ）ｕ ｅ ｉ 如果在 返 回函 数 中含有 ８ ） 函数 ， ｅ ｌ （ 函数也无法作图。 （等 ∞ 则 ｚｏ ） ｐｔ 另外 ， 在用 ￣ ｒ Ｋ ｕ ｅ ｉ １ 函数对某些 信号进行变换 时 ． 其返 回函数 如果包 含一些不 能直接表 达的式 子 ． 则此时 当然也就无法作 图了。这是 ￣ ｆ ｒ ） ｕ ｅ 函数的一个局 ｉ （ １连 续 时 间信 号 的频 域 分 析 ． 限。另一个局 限是在很 多场合 ， 管先 前的时间信号 “） 尽 ｔ 是连续的 ， 但 傅里 叶变换是信号分析 的最重要 的内容之一。从已知信号 ｍ） 求 却不能表示成符号表达式 ． 此时只能应用下面介绍的数值计算法来进 出相应 的频谱 函数 ∞的数学表示为 ： ） 行傅 氏变换 了， 当然 ， 大多数情况下 ， 值计算法所求的频谱 函数只 用数 ｌ， Ｊ ） ｑ） 一 ｅ ｉ＝ ｏ 是一种近似值 （ 应用举例 ： ３ ） ） 的傅里 叶变换存在 的充分条件是 ） 无限 区间内绝 对可积 ， 在 即 ￡ ） 满足下式 ： 实例 １求 门函数 的傅 里叶变换 ． ： 并画 出幅度频谱图
毕业设计(论文)-matlab在信号与系统中的应用[管理资料]
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编号2012120342 研究类型应用研究分类号TN219 学士学位论文（设计）Bachelor’s Thesis论文题目MATLAB在信号与系统中的应用作者姓名学号所在院系物理与电子科学学院学科专业名称电子信息科学与技术导师及职称论文答辩时间2012年5月12日第1章绪论课题研究背景及意义............................................................................................第2章Matlab软件简介Matlab环境………………………………………………………………………….代码开发……………………………………………………………………..数值处理……………………………………………………………………..数据可视化…………………………………………………………………..文件I/O和外部应用程序接口……………………………………………..MATLAB组件……………………………………………………………………...Simulink组件………………………………………………………………...Simulink的动态仿真演示…………………………………………………...第3章 MATLAB在信号与系统中的应用.....................................................................................MATLAB中的信号表示及可视化........................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................... .........................................................................................…………………………………………………..………………………………………………..指数形式的傅里叶级数……………………………………………………典型周期信号的傅里叶级数…………………………………………………傅里叶变换……………………………………………………………………冲激函数和阶跃函数的傅里叶变换……………………………………………………………………………………………..阶跃函数的傅里叶变换…………………………………………………....周期信号的傅里叶变换……………………………………………………....一般周期信号的傅里叶变换……………………………………………………………………………………………………..………………………………………………………………………..“抽样”（采样）定理…………………………………………………频域抽样定理………………………………………………………………第4章傅里叶变换应用于通信系统理想低通滤波器…………………………………………………………………从采样信号恢复连续时间信号…………………………………………………脉冲编码调制(PCM)……………………………………………………………..非均匀量化……………………………………………………………………PCM编码器与解码器的电路设计……………………………………………PCM编码器的电路设计……………………………………………………PCM编码器的电路设计……………………………………………………有干扰信号的PCM编码与解码……...MATLAB在信号与系统中的应用摘要：随着当代计算机技术的不断发展，计算机逐渐融入了社会生活的各个方面。
Matlab在信号与系统中的应用
，ｆ＝∑Ｌ（Ａ ）ｆ（ ｔ ｍ ｒ‘ｆ （ ） ｍ ｒ ￣ Ａ — ａ ）△ ｎ
： 一
ｒ’、
＝ｒ Ａ ∑Ｌ（Ａ ），【 ｍＡ ｌ ｍ ｒ・２ 一 ）ｒ
由 式 （ 可 得 ， 时 间 采 样 间 隔 △ 足 ２） 当 够 小 时 ， 散 时 间 样 值 ｆ（Ａ ）就 是 卷 积 积 离 ｎｒ
・
理论 探 索 ・
分 量 越 多 时 ， 成 波 形 越 接 近 于 原 来 的 合 周 期 方 波 信 号 波 形 。 周 期 方 波 信 号 的 在
跳 变 点 附 近 ， 着 谐 波 次 数 的 增 加 ， 成到 的 离 散 序 列 的 卷 积 ｒ 和 。 此 ， 以 利 用 Ｍ ＡＴＬＡＢ求 离 散 序 列 因 可
在 实 际应 用 中 ， 续 时 间信 号 ｆ（ 和 厂 （ 连 ｌｔ ） ２） ｆ
的 卷 积 积 分 ｆ ｔ＝ （） ｆ （ （ ｆ￥ ２ｆ 般 可 以 由 如 ） ）一 下 图 解 过 程实 现 ： 量替 换 、 褶 、 移 、 变 反 平 相 乘 、 分 【 对 于 简 单 信 号 ， 积 积 分 可 用 上 积 。 卷 述 图 解 方 法 通 过 手 工 计 算 完 成 ， 对 于 复 但 杂 信 号 ， 述 计 算 过 程 将非 常 繁 琐 和 困难 ， 上
分信 号 ．ｆ 连续 信号 ） 好 的近 似 。 厂 ）（ （ 较 式
（） ２ 中的求 和 运算 ∑Ｌｍ ｒ・２ ｍＡ （Ａ） 【 ）ｒ ， —
实 际 上 是 将 连 续 信 号 （ 和 ，（ ｔ ） ２ｆ 等 时 ）以 图２ 周期 方 波信 号 的合 成 与分 解
４ ４
数 字 技 术 与 应 用
MATLAB在信号与系统中的应用
实验4 MATLAB在信号与系统中的应用一、连续信号和系统【例6.1】连续信号的MATLAB描述·程序>> clear>> t0=0;tf=5;dt=0.05;t1=1;>> t=[t0:dt:tf];>> st=length(t);%（1）单位冲激函数>> n1=floor((t1-t0)/dt);>> x1=zeros(1,st);>> x1(n1)=1/dt;>> subplot(2,2,1),stairs(t,x1),grid on>> axis([0,5,0,1.1])%（2）单位阶跃函数>> x2=[zeros(1,n1-1),ones(1,st-n1+1)];>> subplot(2,2,3),stairs(t,x2),grid on>> axis([0,5,0,1.1])%（3）复指数函数>> alpha=-0.5;w=10;x3=exp((alpha+j*w)*t);>> subplot(2,2,2),plot(t,real(x3)),grid on>> subplot(2,2,4),plot(t,imag(x3)),grid on·总结1、单位冲激函数无法直接描述，可以把其看成宽度是dt的，幅度是1/dt的矩形脉冲。
2、用stairs命令，可以显示连续信号波形中的不连续点；用plot命令，使波形更光滑。
3、复指数信号可以分解为余弦和正弦信号，它们分别是复数信号的实部和虚部。
【例6.2】LTI系统的零输入响应a=input('输入分母系数向量a=[a1,a2,...]=');n=length(a)-1;Y0=input('输入初始条件向量Y0=[y0,Dy0,D2y0,...]=');p=roots(a);V=rot90(vander(p));c=V\Y0';dt=input('dt=');tf=input('tf=');t=0:dt:tf;y=zeros(1,length(t));for k=1:n y=y+c(k)*exp(p(k)*t);endplot(t,y),grid on·总结1、当LTI系统的输入为0时，其零输入响应为微分方程的齐次解，即令微分方程等号右端为0的解。