蒈计算机与信息工程学院设计性实验报告
袆专业：通信工程年级/班级：2011级第二学年第二学期 螄课程名称 袃信号与系统 蒁指导教师 羆谢自梅 膅学号姓名 莁实验地点 芀计算机学院111 肆实验时间 肃连续系统的复频域分析及薆项目名称 聿实验类型 膆设计性 MATLAB实现
螃一、实验目的
蒀1.掌握用matlab分析系统时间响应的方法
螈2.掌握用matlab分析系统频率响应的方法
膆3.掌握系统零、极点分布与系统稳定性关系
膃二、实验原理
节1.系统函数H(s)
袀系统函数:系统零状态响应的拉氏变换与激励的拉氏变换之比.
芆H(s)=R(s)/E(s)
薄在matlab中可采用多种方法描述系统,本文采用传递函数(系统函数)描述法.在matlab中,传递函数描述法是通过传递函数分子和分母关于s降幂排列的多项式系数来表示的.例如,某系统传递函数如下
蚀则可用如下二个向量num和den来表示:
蕿num=[1,1]；den=[1,1.3,0.8]
2.用matlab分析系统时间响应
羅1)脉冲响应
莂y=impulse(num,den,T)
莈T:为等间隔的时间向量,指明要计算响应的时间点.
蒆2)阶跃响应
莆y=setp(num,den,T)
袀T同上.
莁3)对任意输入的响应
薅y=lsim(num,den,U,T)
蒃U:任意输入信号.T同上.
薂3.用matlab分析系统频率响应特性
膀频响特性:系统在正弦激励下稳态响应随信号频率变化的特性.
蚅|H(j?)|:幅频响应特性.
袄?(?):相频响应特性(或相移特性).?
芄Matlab求系统频响特性函数freqs的调用格式:
罿h=freqs(num,den,?)
螅?:为等间隔的角频率向量,指明要计算响应的频率点.?
芅4.系统零、极点分布与系统稳定性关系
螂系统函数H(s)集中表现了系统的性能,研究H(s)在S平面中极点分布的位置,可很方面地判断系统稳定性.
蚈1)稳定系统:H(s)全部极点落于S左半平面(不包括虚轴),则可以满足
螅系统是稳定的.
蚆2)不稳定系统:H(s)极点落于S右半平面,或在虚轴上具有二阶以上极点,则在足够长时间后,h(t)仍继续增长,系统是不稳定的.
蒃3)临界稳定系统:H(s)极点落于S平面虚轴上,且只有一阶,则在足够长时间后,h(t)趋于一个非零数值或形成一个等幅振荡.
莆
螁系统函数H(s)的零、极点可用matlab的多项式求根函数roots()求得.
袅极点:p=roots(den)
袂零点:z=roots(num)
袁根据p和z用plot()命令即可画出系统零、极点分布图,进而分析判断系统稳定性.
葿三、实验内容
羅设H(s)?s (s?p1)(s?p2)
芃设①p1=-2,p2=-30;②p1=-2,p2=3
1.
2. 蚃针对极点参数①②,画出系统零、极点分布图,判断该系统稳定性. 3.
4. 芈针对极点参数①②,绘出系统的脉冲响应曲线,并观察t→∞时,脉冲响应变化趋势. 5.
6. 荿针对极点参数①,绘出系统的频响曲线.
蚄四、实验要求
肁1．预习实验原理；
芁2．对实验内容编写程序(M文件),上机运行；
葿3．绘出实验内容的各相应曲线或图。
肅五、实验设备
螃1.装MATLAB软件的计算机1台