MATLAB实训报告

一、实训目的

1. 熟悉MATLAB语言的使用

2. 了解MATLAB在电子信息课程中的应用

3. 掌握MATLAB矩阵输入、运算以及MATLAB数值的运算功能

4．掌握各种数据的创建、访问、扩建及缩减

5.了解利用MATLAB计算系统响应的方法；验证信号与系统的基本概念、基本理论，掌握信号与系统的分析方法。

二、实训任务和要求

1、熟练利用MATLAB语言编程对系统S平面分析

2、掌握利用MATLAB分析系统时域的方法，熟悉系统的零输入响应，零状态响应及冲击响应的步骤。

3、MATLAB是目前国际上最流行，应用最广泛的科学与工程计算软件，它由MATLAB语言，MATLAB工作环境，MATLAB图像处理系统，MATLAB数据函数库，MATLAB应用程序接口五大部分组成的集数值计算，图形处理，程序开发为一体的功能强大的系统．它应用于自动控制，数学计算，信号分析，计算机技术，图像信号处理，财务分析，航天工业，汽车工业，生物医学工程，语音处理和雷达工程等各行业，也是国高校和研究部门进行许多科学研究的重要工具。

MATLAB的基本数据单位是矩阵，它的指令表达式与数学,工程中常用的形式十分相似,故用MATLAB来解算问题要比用C,FORTRAN等语言完相同的事情简捷得多。MATLAB是“矩阵实验室”（MATrix LABoratoy）的缩写，它是以矩阵运算为基础的交互式程序语言，能够满足科学、工程计算和绘图的需求。与其它计算机语言相比，其特点是简洁和智能化，适应科技专业人员的思维方式和书写习惯，使得编程和调

试效率大大提高。它用解释方式工作，键入持续后立即得出结果，人机交互性能好，易于调试并被科技人员所乐于接受。特别是它可适应多种平台，并且随着计算机硬软件的更新及时升级，因此MATLAB语言在国外的大学工学院中，特别是频繁进行数值计算的电子信息类学科中，已经成为每个学生都掌握的工具了。它大大提高了课程教学、解题作业、分析研究的效率。

4、系统S平面分析的基本理论

MATLAB在系统S平面分析中，一般是求系统函数的零极点分布图，画单位冲激响应和幅频响应的图形，通常按常规方法这些波形很难画出，但是应用MATLAB就可简便快捷的画出图形，使系统的分析更加便捷．例如，已知系统函数为H，利用MATLAB画出该系统的零极点分布图，求出该系统的单位冲激响应和幅频响应，并判断系统的稳定性。

源程序如下：

> > ％program 2 Impulse response，amp；itude

fequency response and stability analysis of LTI H(s)

>>Bum=[1]；den=[1 2 2 1]；

>>sys=tf(Bum，den)；

>>poles=roots(den)：

>>figure(1)；pzmap(sys)；

t=O：0．02：10：

>>h=impulse(Bum，den，t)；

>>figure(2)；plot(t，h)；

>>xlabel( t(s) )；ylabel( h(t) )；title( Im—

pulse Response )；

>>[H，W]=freqs(Bum，den)；

>>figure(3)；plot(W，abs(H))；

>>xlabel( ang．freq．＼omega(rad／s) )；yla—

bel( H(j＼omega) )；title( Magnitude Respone )；

> grid on

程序运行的结果如图一，图二，图三所示：

图一系统函数零极点分布图形

图二系统的单位冲激响应

图三系统的幅频响应

5、MATLAB系统时域求解的基本函数

求取系统单位阶跃响应：step()

求取系统的冲激响应： impulse()

y=step(num,den,t)：其中num和den分别为系统传递函数描述中的分子和分母多项式系数，t为选定的仿真时间向量，一般可以由t=0:step:end等步长地产生出来。该函数返回值y为系统在仿真时刻各个输出所组成的矩阵

[y,x,t]=step(num,den)：此时时间向量t由系统模型的特性自动生成, 状态变量x返回为空矩阵。

[y,x,t]=step(A,B,C,D,iu)：其中A,B,C,D为系统的状态空间描述矩阵，iu用来指明输入变量的序号。x为系统返回的状态轨迹。

impulse()函数的用法

求取脉冲激励响应的调用方法与step()函数基本一致。

y=impulse(num,den,t)；[y,x,t]=impulse(num,den)；

[y,x,t]=impulse(A,B,C,D,iu,t)

covar：连续系统对白噪声的方差响应

initial：连续系统的零输入响应

lsim：连续系统对任意输入的响应对于离散系统只需在连续系统对应函数前加d 就可以，如dstep，dimpulse等。

三、实训过程与容

1、采用的软件及开发平台

MATLAB7.0 计算机

2、系统的详细设计

（一）、MATLAB中系统S平面分析的基本函数

（a）Laplace拉普拉斯变换

语法：

laplace(F)

laplace(F,t)

fourier(F,w,z)

简介：

L = laplace(F)表示对F函数关于默认自变量t做拉普拉斯变换。默认结果是关于s的函数。拉普拉斯变换完成了时域函数到频域函数的转换。

L= laplace(F,t) 会令L为t的函数，而非默认的s。

L = laplace(F,w,z)规定F是关于w的函数，而L是关于z的函数。

(b) ilaplace 拉普拉斯逆变换

用法：

F = ilaplace(L)

F = ilaplace(L,y)

F = ilaplace(L,y,x)

简介：

F = ilaplace(L)将L(s)变换成F(t)

F = ilaplace(L,y)将L(s)变换为F(y)，而非F(t)

F = ilaplace(L,y,x)将L(y)变换为F(x)

（二）分析与实现

（1）由系统函数零、极点分布决定时域特性