信号与系统实验指导全部实验答案-2023修改整理

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00.511.522.53-2-1.5-1-0.50

0.5

1

1.52正弦信号

-20-15-10-505101520

-0.4

-0.200.20.40.60.81抽样信

号

-0.500.511.522.53

00.5

11.5

2矩形脉冲信

号

-1

012345

-0.5

0.5

1

1.5

单位跃阶信号

试验一延续时光信号的MATLAB表示

试验目的1．把握MATLAB语言的基本操作，学习基本的编程功能；2．把握MATLAB产生常用延续时光信号的编程办法；

3．观看并认识常用延续时光信号的波形和特性。试验原理：

1.延续信号MATLAB实现原理

从严格意义上讲，MATLAB数值计算的办法并不能处理延续时光信号。然而，可用延续信号在等时光间隔点的取样值来近似表示延续信号，即当取样时光间隔足够小时，这些离散样值能够被MATLAB处理，并且能较好地近似表示延续信号。

MATLAB提供了大量生成基本信号的函数。比如常用的指数信号、正余弦信号等都是MATLAB的内部函数。为了表示延续时光信号，需定义某一时光或自变量的范围和取样时光间隔，然后调用该函数计算这些点的函数值，最后画出其波形图。

试验内容：

0123-2-1

1

2实

部012

3

-1

12

虚

部0123012取

模0123

-50

5

相角00.2

0.40.6

0.81

-1-0.50

0.51

方波信号

试验编程：

（1）t=0:0.01:3;

K=2;a=-1.5;w=10;ft=K*exp((a+i*w)*t);A=real(ft);B=imag(ft);C=abs(ft);D=angle(ft);

subplot(2,2,1),plot(t,A),gridon;title('实部');subplot(2,2,2),plot(t,B),gridon;title('虚部');subplot(2,2,3),plot(t,C),gridon;title('取模');subplot(2,2,4),plot(t,D),gridon;title('相角');

（2）

t=0:0.001:3;

y=square(2*pi*10*t,30);

plot(t,y);

axis([0,1,-1,1]);title('方波信号');

-2-1.5-1-0.500.511.52

00.51

1.5t(s)

y(s)

门函数

（3）t=-2:0.01:2;

y=uCT(t+0.5)-uCT(t-0.5);plot(t,y),gridonaxis([-2,2,0,1.5]);

xlabel('t(s)'),ylabel('y(s)')

title('门函数')

试验二延续时光LTI系统的时域分析

试验目的

1．运用MATLAB符号求解延续系统的零输入响应和零状态响应；2．运用MATLAB数值求解延续系统的零状态响应；3．运用MATLAB求解延续系统的冲激响应和阶跃响应；4．运用MATLAB卷积积分法求解系统的零状态响应。

0123

45678

0.51t

零输入响应

123

45678

0.1

0.2

t

零状态响应

123

45678

0.511.5t

彻低响应

012

3

45678

00.050.10.150.20.25t(s)

y(t)

零状态响应

试验内容：

0.511.5

22.5

33.54

-202

4t(s)h(t)

冲击响应

00.511.5

22.5

33.54

0.5

1

t(s)

s(t)

阶跃响

应

012340.2

0.4

0.6

0.811.2f1(t)

t

01

234

-1

012f2(t)

t

0123

45678

0.20.4

0.6f(t)=f1(t)*f2(t)

t

试验编程：(1)

ts=0;te=8;dt=0.01;sys=tf([1,16],[1,2,32]);t=ts:dt:te;f=exp(-2*t);y=lsim(sys,f,t);plot(t,y),gridon;

xlabel('t(s)'),ylabel('y(t)')title('零状态响应')

0123

45678

-0.2

-0.100.1

0.2

0.30.40.50.6

t(s)

y(t)

零状态响

应

0123

45678

0.1

0.20.3

0.4t(s)h(t)

冲激响

应

01

23

45678

00.20.4

0.60.8t(s)

s(t)

阶跃响应

(2)

t=0:0.01:8;

sys=tf([1],[1,3,2]);h=impulse(sys,t);s=step(sys,t);

subplot(2,1,1);plot(t,h),gridonxlabel('t(s)'),ylabel('h(t)')title('冲激响应')

subplot(2,1,2);plot(t,s),gridonxlabel('t(s)'),ylabel('s(t)')title('阶跃响应')

-10

-8-6-4

-20246810

012

3ω(rad/s)

|H(ω)|

H(w)的频率特性

-10

-8

-6

-4

-2

0246810

-4-202

4ω(rad/s)

|phi(ω)|

H(w)的相频特性

0.511.52

0.51

Time(sec)矩形脉冲信号

u1t(t)

-10

010

0.5

1

ω(rad/s)矩形脉冲频谱

X(ω)

0.511.5

2

0.5

1

Time(sec)

响应的时域波形

u2(t

)

-10

010

0.5

1

ω(rad/s)

响应的频谱

U2(ω)

试验三延续时光LTI系统的频率特性及频域分析

试验目的

1．运用MATLAB分析延续系统的频率特性；2．运用MATLAB举行延续系统的频域分析。试验内容：

02468101214161820

-10

-505

10Time(sec)

f(t)输入信号的波形

02468101214161820

-2

-101

2Time(sec)

y(t)

稳态响应的波形

试验编程：（1）

w1=1;w2=10;A=5;B=2;t=0:0.01:20;

H1=1/(-w1^2+3*j*w1+2);H2=1/(-w2^2+3*j*w2+2);f=5*cos(w1*t)+2*cos(w2*t);

y=A*abs(H1)*cos(w1*t+angle(H1))+B*abs(H2)*cos(w2*t+angle(H2));subplot(211),plot(t,f),gridon;xlabel('Time(sec)'),ylabel('f(t)');title('输入信号的波形');

subplot(212),plot(t,y),gridon;xlabel('Time(sec)'),ylabel('y(t)');title('稳态响应的波形')

-3

-2-10123

-2-1.5

-1-0.5

00.5

11.5

2

零点极点

试验四延续时光LTI系统的零极点分析

试验目的

1．运用MATLAB求解系统函数的零极点；

2．运用MATLAB分析系统函数的零极点分布与其时域特性的关系；3．运用MATLAB分析系统函数的零极点分布与其系统稳定性的关系。试验原理

1.系统函数及其零极点的求解

系统零状态响应的拉普拉斯变换与激励的拉普拉斯变换之比称为系统函数H(s)，即

mm-10mm-110nn-1nn-110

()

()()

m

j

j

jn

i

iibs

bsbsbsbYsHsFsasasasaas

==++++==

=

++++∑∑

在延续时光LTI系统的复频域分析中，系统函数起着非常重要的作用，它反映了系统的固有特性。

系统函数H(s)通常是一个有理分式，其分子和分母均为可分解因子形式的多项式，各项因子表明白H(s)零点和极点的位置，从零极点的分布状况可确定系统的性质。H(s)零极点的计算可应用MATLAB中的roots函数，分离求出分子和分母多项式的根即可。

试验内容：

-2-101

2

-2-1.5-1-0.500.511.52

Pole-ZeroMapRealAxisImaginaryAxi

s

00.511.522.5

2

4

6

8

10

12

14

ImpulseResponse

Time(sec)

Amplitude

-2

-101

2

-8-6-4-202468Pole-ZeroMapRealAxisImaginaryAxi

s

00.511.522.5

-2

-1.5

-1

-0.5

0.5

1

1.5

ImpulseResponse

Time(sec)

Amplitude

p=

-2.0000+1.0000i-2.0000-1.0000iz=

2

-2-10

1

2

-2-1.5-1-0.5

00.51

1.5

2Pole-ZeroMap

RealAxis

ImaginaryAxis

010203040

-1

-0.8-0.6-0.4-0.200.2

0.40.60.81ImpulseResponse

Time(sec)

Amplitude

试验编程：b1=[1];a1=[1,-1];

sys1=tf(b1,a1);subplot(121)pzmap(sys1)axis([-2,2,-2,2])subplot(122)impulse(b1,a1)figureb2=[1];

a2=[1,-2,50];sys2=tf(b2,a2);subplot(121)pzmap(sys2)axis([-2,2,-8,8])subplot(122)impulse(b2,a2)figureb3=[1];a3=[1,0,1];sys3=tf(b3,a3);subplot(121)pzmap(sys3)

axis([-2,2,-2,2])subplot(122)impulse(b3,a3)

-2

02-8-6-4

-2024

6

8Pole-ZeroMap

RealAxis

ImaginaryAxis

0246

-0.08-0.06-0.04

-0.02

00.020.04

0.06

0.08

0.1

0.12ImpulseResponse

Time(sec)

Amplitude

代码：b=[1];a=[1,2,50];sys2=tf(b,a);subplot(121)pzmap(sys2)axis([-2,2,-8,8])subplot(122)impulse(b,a)

-2

02

-8-6-4

-2

0246

8Pole-ZeroMap

RealAxis

ImaginaryAxis

051015

-1-0.5

0.5

11.5

2

ImpulseResponse

Time(sec)

Amplitude

代码：b=[1,4,3];a=[1,1,7,2];sys2=tf(b,a);subplot(121)pzmap(sys2)axis([-2,2,-8,8])subplot(122)impulse(b,a)

试验五典型