"信号与系统实验讲义:时域与频域分析"

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《信号与系统实验讲义》是计算机科学与信息技术学院生物医学工程系2010.2年的一份完整实验讲义。该讲义共包含八个主要章节,分别是连续时间信号的时域分析、连续时间系统的时域分析、傅里叶变换、连续时间信号与系统的复频域分析以及连续时间系统的频域分析。每个章节都配备有相应的实验内容,旨在帮助学生们深入理解和掌握信号与系统的理论知识,同时培养他们的实验操作能力。 第一章《连续时间信号的时域分析》包括两个实验:实验1介绍了常用连续时间信号的MATLAB产生和图形显示,实验2则涉及连续时间信号的基本运算与波形变换。通过这两个实验,学生们可以学习如何使用MATLAB生成并显示信号,以及对信号进行基本运算和变换。 第二章《连续时间系统的时域分析》包含实验3和实验4,分别介绍了连续时间信号的卷积运算和连续时间系统的时域分析。学生们通过这两个实验可以了解连续时间系统的时域特性,掌握卷积运算的方法和应用。 第三章《傅里叶变换》则包括了实验5和实验6,分别介绍了连续时间信号的频域分析和连续时间信号的抽样与恢复。通过这两个实验,学生们可以学习傅里叶变换的原理和应用,以及抽样信号的方法和恢复过程。 第四章《连续时间信号与系统的复频域分析》只包含了实验7,介绍了连续时间系统的复频域分析。通过这个实验,学生们可以学习复频域分析的基本原理和方法,掌握其在信号与系统中的应用。 最后一章《连续时间系统的频域分析》包含了实验8,介绍了连续时间系统的频域分析。通过这个实验,学生们可以学习频域分析的基本概念和方法,了解频域特性对信号与系统的影响。 总的来说,该讲义囊括了信号与系统领域的基本理论知识和实验操作内容,旨在帮助学生们通过实际操作掌握相关知识,提高实践能力和创新能力。同时,该讲义也为教师们提供了丰富多样的实验内容和案例,有助于他们更好地指导教学工作。通过实验的学习和操作,学生们将更容易地理解和掌握信号与系统的相关知识,为将来的学习和科研工作打下坚实的基础。
2023-03-10 上传
信号与系统实验实验报告 信号与系统实验实验报告全文共16页,当前为第1页。信号与系统实验实验报告全文共16页,当前为第1页。实验五 连续系统分析 信号与系统实验实验报告全文共16页,当前为第1页。 信号与系统实验实验报告全文共16页,当前为第1页。 实验目的 深刻理解连续时间系统的系统函数在分析连续系统的时域特性、频域特性及稳定性中的重要作用及意义,掌握根据系统函数的零极点设计简单的滤波器的方法。掌握利用MATLAB分析连续系统的时域响应、频响特性和零极点的基本方法。 实验原理 MATLAB提供了许多可用于分析线性时不变连续系统的函数,主要包含有系统函数、系统时域响应、系统频域响应等分析函数。 信号与系统实验实验报告全文共16页,当前为第2页。信号与系统实验实验报告全文共16页,当前为第2页。 信号与系统实验实验报告全文共16页,当前为第2页。 信号与系统实验实验报告全文共16页,当前为第2页。 三、实验内容 已知描述连续系统的微分方程为,输入,初始状态,计算该系统的响应,并与理论结果比较,列出系统响应分析的步骤。 实验代码: a=[1 10]; b=[2]; [A B C D]=tf2ss(b,a); sys=ss(A,B,C,D); t=0:0.001 :5; xt=t>0; sta=[1]; y=lsim(sys,xt,t,sta); subplot(3,1,1); plot(t,y); xlabel('t'); title('系统完全响应 y(t)'); subplot(3,1,2); plot(t,y,'-b'); hold on yt=4/5*exp(-10*t)+1/5; plot(t,yt,' : r'); legend('数值计算','理论计算'); hold off xlabel('t'); subplot(3, 1 ,3); k=y'-yt; plot(t,k); k(1) title('误差'); 信号与系统实验实验报告全文共16页,当前为第3页。信号与系统实验实验报告全文共16页,当前为第3页。 信号与系统实验实验报告全文共16页,当前为第3页。 信号与系统实验实验报告全文共16页,当前为第3页。 实验结果: 结果分析: 理论值 y(t)=0. 8*exp(-10t)*u(t)+0.2 程序运行出的结果与理论预期结果相差较大误差随时间增大而变小, 初始值相差最大,而后两曲线基本吻合,表明该算法的系统响应在终值附近有很高的契合度,而在初值附近有较大的误差。 已知连续时间系统的系统函数为,求输入分别为,,时,系统地输出,并与理论结果比较。 实验代码: a=[1,3,2,0]; b=[4,1]; sys=tf(b,a); t=0:0.001 :5; x1=t>0; x2=(sin(t)).*(t>0); x3=(exp(-t)).*(t>0); y1=lsim(sys,x1,t); y2=lsim(sys,x2,t); y3=lsim(sys,x3,t); 信号与系统实验实验报告全文共16页,当前为第4页。信号与系统实验实验报告全文共16页,当前为第4页。subplot(3,1,1); 信号与系统实验实验报告全文共16页,当前为第4页。 信号与系统实验实验报告全文共16页,当前为第4页。 plot(t,y1); xlabel('t'); title('X(t)=u(t)'); subplot(3,1,2); plot(t,y2); xlabel('t'); title('X(t)=sint*u(t)'); subplot(3, 1 ,3); plot(t,y3); xlabel('t'); title('X(t)=exp(-t)u(t)'); 实验结果: 结果分析: a=[1,3,2,0]; b=[4,1]; sys=tf(b,a); t=0:0.001 :5; x1=t>0; x2=(sin(t)).*(t>0); x3=(exp(-t)).*(t>0); y1=lsim(sys,x1,t); y2=lsim(sys,x2,t); y3=lsim(sys,x3,t); 信号与系统实验实验报告全文共16页,当前为第5页。信号与系统实验实验报告全文共16页,当前为第5页。subplot(3,1,1); 信号与系统实验实验报告全文共16页,当前为第5页。 信号与系统实验实验报告全文共16页,当前为第5页。 plot(t,y1,'-b'); hold on yt1=5/4+0.5*t.*(t>0)+7/4*exp(-2*t).*(t>0)-3*exp(-t).*(t>0); plot(t,yt1,' : r'); legend('数值计算','理论计算'); hold off xlabel('t'); subp