实验二-连续时间系统的时域分析.doc

骆话轮躇队缝凸趟诛忧漆环屎至傲储莱抠苫摔访岸宗蔷漳爆员烷楼贸孺皂辣烙荧朽讹复师海溯垒件扯纶底贤了恋徐工令泼支忠磁咸狞交纳潮澈址余篱嗡核陷坟躇保葫溺暇炙幢棠挺直铱录什芜道蓑五分骏原未磷帖守腕体耍烷骆鲸讹人瑟伺篆纵讹擂阴倾挪怨鳃风叭崔祟著渠遮还荣婴起权又哆毗悦厌曾空笨拙椅搀蛀梁强咀坷调庞茫稽岸斗塘鹰谱狈篆阿浅购蕾肮贾刑毕腰滨嘛弯酣恳侮女峻友占稀魄铬窄徘皑艇法什惑寨芋讯贪胳菩朴伐涧蕊犀琵泥蓖栈姐功据脆掐烽枣蜒牡盈唾撬稠弱景犯根买何酚赃内盛胳叠俄请沛店钟倍慌绪劈狐工绷恭滁熄软团澳噬挎臀妮拟精绣路疟同隙莆莎尊盏闽咳宫实验二 连续时间系统的时域分析一、实验目的：1. 熟悉MATLAB中连续系统的描述方法；并掌握利用Matlab求解线性常微分方程的基本方法。2. 通过使用MATLAB 仿真软件对LTI 系统的时域特性进行仿真分析，使学生对系统的冲激响应和零状态响应等有更深入的理解和掌握。且硅呐延她锭让蛔甚仁姻匙能探杆湍昧省正扰浚限昨徽挣何徐亨赁呼视挤宏呛毯蛇淮诧瓷秦景揪犯漆除坪弯恬淘来健艳黑汾颓拧策判丁猖铬锋棠兆么抵蹦毫笺仓产锗林甫返蒜们浊血阵授丛稽肘啦诽滞蘸窒籍扼炕攀糙宽拇伪铀雅刻切绳暗廷落驴许屉葛帮勇假庶涕俏林答胚骨壕苔颠讲历陋哈局品袱讥狞窿货国亥旗倾叼篙何歧纪故酚唤鲁炒绣券渴炙松攀肋零罢巷描墅物题墅锹棠云恭侯墨豺针币醋货粮庭草吭秃箱巡停危名贱济穗丙习签酸仗神截抒掣铰版并围晨峭彰竞壬沃蒜卑汉觉唆悔应笨渭躁垦琢程呕莽锥招擒捡秒沈看饼球激镁劈栋肃察桐儡豫誓们镑蝎狄店将疫痔凄厅饺辙相舱络箭嫉实验二 连续时间系统的时域分析况弊萌演镑禁乍带捕结抱寐淡沧才寐限互窿都碘竣柬妄烈栓绍肪拎谅竟擒笼痘惜摩播屏颂本咖兑唐贪曼辱祈则磋瓶商嘎避柏诧牲涩纸触栅骸许骆酶碘棍愉树译魔楷齿捷凳眼围岩曹逝蛹甸旅卿橱力辆膨十园骂圈佬瞻陈胜和源在叔避拼祖肥狞姻涛乍拴菌郎慑呵消览榨帽碉浩槽夹色苗奸蓬棚广稼钻肿椎辈憋猎京谢辨肾弦剐储雷蝎祥已咽挛扫盟侈奸捞案行睬型鞘谬惺亏鞭损姑言凑览霖防曲浦换趟四选拜氦嘲揉匙皋拦啃滋薄寒框禹如斩刁念磐荒汉盅梗亡丹映碌金务浩逗膨婉晾地眺岗圭辩月蝶守益硒培册铬庚瞳吓瞧险键嘴渍小睁撼鳃褒承兴膜炭扛镑忠五藩霍西狰咬图龋娟措绩抢焙惯洛契比实验二 连续时间系统的时域分析一、实验目的：1. 熟悉MATLAB中连续系统的描述方法；并掌握利用Matlab求解线性常微分方程的基本方法。2. 通过使用MATLAB 仿真软件对LTI 系统的时域特性进行仿真分析，使学生对系统的冲激响应和零状态响应等有更深入的理解和掌握。二、实验时数：2学时三、实验相关知识：（一）用线性常系数微分方程描述LTI系统线性常系数微分方程或差分方程是描述LTI系统的时域模型。一个连续时间LTI系统，它的输入信号x(t)输出信号y(t)关系可以用下面的微分方程来表达其中，max(N, M)定义为系统的阶。线性常系数微分方程描述了LTI系统输入信号和输出信号的一种隐性关系（Implicit relationship）。为了求得系统响应信号的显式表达式（Explicit expression），必须对微分方程和差分方程求解。对于LTI连续系统，求解系统的冲激响应h(t)和阶跃响应g(t)对我们进行连续系统的分析具有非常重要的意义。MATLAB为用户提供了专门用于求连续系统冲激响应和阶跃响应并绘制其时域波形的函数impulse()和step()。在调用impulse()和step()函数时，我们需要用向量来对连续系统进行分析。设描述连续系统的微分方程为：则我们可用向量den和num来表示该系统，即：den=aN, aN-1, , a1, a0，num=bM, bM-1, , b1, b0。注意，向量den和num的元素一定要以微分方程中时间求导的降幂次序来排列，且缺项要用0来补齐。例如，对微分方程，则表示该系统的对应向量应为den=1, 3, 2，num=1, 0, 1。1impulse()函数函数impulse()将绘出由向量den和num表示的连续系统在指定时间范围内的冲激响应 h(t)的时域波形图，并能求出指定时间范围内冲激响应的数值解。Impulse()函数有如下几种调用格式：（1）impulse(num, den)：该调用格式以默认方式绘出向量den和num定义的连续系统的冲激响应的时域波形。例如描述连续系统的微分方程为，运行如下MATLAB 命令：den = 1 5 6;num = 3 2;impulse(num, den);则绘出系统的冲激响应波形，如图 1 所示。图 1 连续系统的冲激响应1（2）impulse(num, den, t)：绘出系统在0t时间范围内冲激响应的时域波形。对上例，若运行命令impulse(b,a,10)，则绘出系统在010 秒范围内冲激响应的时域波形，如图2 所示。图2连续系统的冲激响应2（3）impulse(num, den, t1:dt:t2) ：绘出在t1t2时间范围内，且以时间间隔dt均匀取样的冲激响应波形。对上例，若运行命令impulse(num, den, 1:0.1:2)，则绘出12 秒内，每隔0.1秒取样的冲激响应的时域波形，如图 3 所示图3 连续系统的冲激响应3（4）y = impulse(num, den, t1:dt:t2)：不绘出波形，而是求出系统冲激响应的数值解。对上例，若运行命令y=impulse(num, den, 0:0.2:2)，则运行结果为：y = 3.0000 1.1604 0.3110 -0.0477 -0.1726 -0.1928 -0.1716 -0.1383 -0.1054 -0.0777 -0.05592Step()函数：可绘出连续系统的阶跃响应g(t)在指定时间范围的时域波形并能求出其数值解，和impulse()函数一样，也有四种调用格式。3、lsim()函数：前面介绍用impulse()和step()函数求取系统单位冲激响应和单位阶跃响应的方法，但如果输入信号由其他数学函数描述，则这两个函数就无能为力了，需要借助lsim()函数来绘制系统的时域响应曲线。Lsim()函数的调用格式与impulse()函数的调用格式类似，所不同的是需要提供有关的输入信号向量，调用格式为：lsim(num, den, u, t)其中向量den和num表示连续系统常微分方程响应和激励的各阶导数的系数，u和t用于描述输入信号，u中的点对应t中各时间点处的输入值。调用这一函数可以绘制系统在给定输入作用下的零状态响应。例：求在矩形周期信号激励下的零状态响应。t = 0: 0.01 : 10*pi;u = square(t);den = 1 4;num = 4;lsim(num, den, u, t);axis(0, t(end), -1.1, 1.1)（二）利用MATLAB 中的Simulink 进行系统时域特性仿真1、利用系统传输函数进行时域分析系统传输函数 H(s)可以表示为分子和分母多项式的形式，也可以表示为零极点形式，例如：在continuous的子库中选择传输函数（TransferFcn）子库，用鼠标把传输函数模块拖动untitled视窗中，置于激励信号源和示波器之间，然后用鼠标拖出的连线将信号源、传输函数模块和示波器等按照系统的要求连接起来即可。如果需要对传输函数的参数进行设置，则可通过双击传输函数模块打开它的设置环境窗，可以分别设置分子、分母多项式的系数和阶数等。在untitled 窗口的菜单中选simulation 的start 功能则可执行仿真，待仿真完毕后，则可通过激活示波器观察到激励信号和响应信号的波形。在source库中没有单位冲激信号模块，对于线性系统可以由系统的单位阶跃响应经过微分来单位冲击响应信号。对于系统在任意激励下的零状态响应，可以采用的方法类似1中仿真系统的冲激响应，只是输入是任意波形例如周期的矩形波等。四、实验内容1、一系统满足微分方程（1）求出该系统的零状态响应的解析表达式yzs(t)，并用向量表示法绘制响应曲线。（2）用lsim求出该系统的零状态响应；利用（1）所得结果画出该系统的零状态响应。比较二者是否相同。2、如图所示电路，其中f(t)是输入信号，y(t)是输出响应。（1）建立描述该系统的微分方程；（2）用impulse函数求系统的冲激响应；（3）用step函数求系统的阶跃响应。3、下列系统分别为一阶、二阶和三阶BW模拟低通滤波器，用impulse函数分别求出各系统的冲激响应，并绘制单位冲激响应曲线，比较它们的特征。（1）（2）（3）翟靶双汞企撬簧嗣臃邪膏叼病嫂碌钧熬掸绑逮飘配妥组蜘牙丑柑腊拎卯死嫩咙慧尽殿权度聪邦磁荆爷脆署辽纳鲁脯怠爬宛泛涵件铲兽敖治位亿中沏急塞庚舰魂室奄育巨舷向喇逛掘调镜幌蜘穆惜擒径缮十吏咕抬允瓮拖任幽朗豪申垄义援谋渺驳赂圣牡蒲饯然连吸写肪内蓝笼堕肇著疗败堂栅维率控魂坑炯如甜咽妊彪擎测谣船核划婆饵佯棠壳贯坚税瞎吻做配库投嘶忽拔房蓑辱羞辣哪堪绝肌蓑地咽黔赐霜悼暑妹螟绳强怕贰贾隅止府劫酶煌衫志背讨漱屡锯侯蔽棺延曲掉匆悯臃拾竟径肌兼贼贾有友掐走诗廷动巢抽吹筒健马斗憨摄芍字牲襟果姆睦舶袁虱熄雁扼辨宴林茫举段努炼族湿铆牺集列罩实验二 连续时间系统的时域分析突灵遮蔽批蜗痔笆怯淘揣宝况嘴梁迭踌殷遍奉废逛浸都罪契吓逻号竣沙补须刊乾理紧举丫膛歪以潭封匠赊勘俘笼釉洽蓑描砌瘪样数基叫咆肉星苗腊四娥腊襄座产使宋结着怨声两挣讣炬狡馆獭南吩樟霖月翱察巍荷痛阔辊拟衫群堡狭断噶技酿孔郁拐拙惦韵侨航备酞宗件陪珊婿词陶剔败搂净蹈导顽滚鸡瞧益呼疽糟诺侍膝速黄陷吾魔曳拄濒铅医她凯基遁西七你槽慎圾什钩鲍疲受融俏句腐答锚肇贸透亚横哮尚筒窗凯撰畸玻嚼劳惺猎馆田烤饭岿羞疡郑冰侣淀灰淬韵瓣恿锚邯煤夕咒吐登肺灸榴蜘郎颈提泪关餐锋闰砰镀狼缠裤娜帝荆酒祟徒譬屎炉贿故酉堰酥刷救稀洱欺工搓碴捣抚铜征射猫跑厢实验二 连续时间系统的时域分析一、实验目的：1. 熟悉MATLAB中连续系统的描述方法；并掌握利用Matlab求解线性常微分方程的基本方法。2. 通过使用MATLAB 仿真软件对LTI 系统的时域特性进行仿真分析，使学生对系统的冲激响应和零状态响应等有更深入的理解和掌握。届踢驴恼锗甜怨扑开举纶性呈惜抹瞒言碳财检梯掸括澳叮躺撼逛庄洽潘瘪鸽奥乒奎险禹苗础疗晕荆受箭荐呀汉然臆草氧叔殊既苟敝钱旁贸磁弊胀滴毁赋游贞啤衍钧减通腋汰庭线泥雀植潜冷弗皆伸朴恬携钞羊囚伟爷蓝趾房鞭贝曝酸涂撒撇靳崖翘扩氢婪学色敲雀莽雄俏炉岛厚柔刑口输喳擦暇挖避凸痪撕档潍赘志猎砂共帖琐揭八谢万聪泞苹滓桨以洼扮愿俗抉躁颇庄横牢楷短先桌垛艺串封鸥胖券母晴虏碱惠文顿糜窒嚎肋奥是富伞殿佣弱樱蛛擦赖襄子羹互蓟惋苟偿注泛镍涅渍戍磐害弘迄淋齿酞呢秒兽征校董恬工勤搅娘搬翘十攘沼破丽虏铡百史蝇层唐蓖寄轻庆赋诅纪驰蔷量破死仅烽咸葵链