信号处理仿真及应用第六讲第七讲

1、第六讲 电路仿真应用实例本讲主要内容： 反复练习1P18，一个二阶电路系统的仿真输入为电压信号，包含电阻、电容、电感。含两个储能元件。uc (t)iL (t)请先复习!21）零状态响应：系统在t=-1秒时刻的初始状态为零，输入信号为阶跃信号f(t)=u(t)，输出为电容电压，试对时间t=-1，10秒的输出信号波形进行方针求解。2）零输入响应：系统在t=-1秒时刻电容电压uc 为1V，当t=-1秒时刻信号输入二端闭合，试对时间t=-1，10秒的输出信号波形进行仿真求解。3）全响应：系统在t=-1秒时刻电容电压为为uc =1V，输入信号为阶跃信号f(t)=u(t)，试对时间t=-1，10秒的输出信

2、号波形进行仿真求解。请先复习!3电路方程KVL方程：标准形式：请先复习!4状态方程iL (t) = x1 ， uC (t) = x2 请先复习!5微分方程的MATLAB函数格式function xdot=方程函数名（t, x, flag, 附加参数）时间变量矩阵： t方程的状态变量矩阵：x状态变量对时间的一阶导数矩阵：xdot方程参数：附加参数必需的，以求符合求解函数“ode45”的要求的标志变量： flag请先复习!6微分方程组函数function xdot=funcforex123(t,x,flag,R,L,C)xdot=zeros(2,1);xdot(1)=-R/L*x(1)-1/L*x

3、(2)+1/L*f(t);xdot(2)=1/C*x(1);function in=f(t);In=(t0)*1;请先复习!7ode45的用法t, x=ode45(方程函数名，仿真时间范围，状态变量初始值，算法选项，附加参数）初始变量：电感电流，电容电压这里 R，L，C为附加参数请先复习!81）零状态响应输入信号：in= (t0)*1 (阶跃函数);方程中系统状态为： 0；0;9编 程 clear; clc L=1; C=0.1; for R=1.5 3 5 t, x=ode45(funcforex123,-1,10,0;0,R,L,C) figure(1); plot(t,x(:,1); h

4、old on; xlabel(time sec); text(0.9,017,leftarrow i_L(t); grid;请先复习!10 figure(2); plot(t,x(:,2); hold on; xlabel(time sec); text(0.5,03,leftarrowu_C(t); grid; endMATLAB提供的求解微分方程的指令ode45、ode23、ode15s适用场合不同请先复习!112）t=-1输入信号为零修改输入信号：in=0;系统状态改为：0；1请先复习!123）全响应情况修改输入信号：in= (t0)*1 (阶跃函数);系统状态为： 0；1请先复习!13

5、练习1. 试仿真得出一个幅度调制系统的输入输出波形。设输入被调制信号是一个幅度为2V，频率为1000Hz的余弦波，调制度为0.5，调制载波信号是一个幅度为5V，频率为10kHz的余弦波，所有余弦波的初相位为0.这是一个什么系统？14练习2. 试仿真电容的充电过程(M文件编程)。一个电压源通过电阻与电容充电。设t=0为初始时刻（初始时刻之前电路断开，不工作），电压源输出电压x(t)为单位阶跃函数，电容两端的电压为y(t),回路电流为并将电压源视为系统输出，电路的初始状态为y(0)。如图1给出了电路图和等价的系统模型。x(t)i(t)RC+-y(t)x(t)y(t)图1 电容的充电电路以及等价系统

6、15练习3.一个电路系统及其方框图模型如图2所示，将电压源v(t)视为输入信号f(t), 电容两端的电压u(t)视为输出信号y(t), 设系统的状态变量为电感元件上的电流以及电容元件两端的电压，即x1(t)=i(t), x2(t)=u(t)。试写出该电路的微分方程，并改写为系统状态方程，画出系统的实现方框图和信号流图，并求出系统的传递函数模型以及对应的冲激相应解析表达式，通过编程仿真和SIMULINK建模型来验证结果。f(t)i(t)RC+-y(t)Lf(t)y(t)图2 RLC电路图和等效系统模型16练习4. 试建立图3所示的离散时间系统的状态方程和输出方程，通过仿真求解系统的单位数字冲激响

7、应, 并画出其信号流图，写出系统传递函数。图3 一个离散时间系统实例 +f(t)y(t)D +-0.5D17练习5. 试用S函数编程对一个连续线性时不变系统进行仿真。已知其传递函数为18练习5 对兵乓球的弹跳过程进行仿真。动态显示球的坠落和反弹过程。19 练习6. 产生一个信号f(t)=1+sin2100t+2cos 2153t,t为0,10s。分别采用程序和Simulink仿真（用统计库中的模块估计该信号的直流功率、交流功率、最大值和最小值。第七讲 信号处理的仿真信号的产生与测量20练习7 求信号f(t)=2sin(2100t)+ cos(2180t)的近似频谱，要求计算频谱范围为0500Hz, 频率分辨率（即频率点间隔）f5Hz.分别用程序和Simulink模块实现计算。第七讲 信号处理的仿真信号的频谱分析21仿真中需要注意： 1.根据分析的信号频率范围确定采样率。 2.根据频率分辨率要求确定分析信号f(t)的截取时间段长度。 3.根据信号时域波形特征来应用不同的窗函数。第七讲 信号处理的仿真22HOME WORK实验不同的加窗方式对信号频谱估计的