信号与系统基于MatlabSimulink的信号与线性系统仿真.doc

信号与系统 课程设计(论文) 设计（论文）题目 基于Matlab-Simulink的信号与线性系统仿真 任课教师 设计（论文）成绩 信号与系统课程设计 摘要 关键词 第1章 课程设计目的 4 第2章 课程设计内容 5 2.1 信号的处理 5 2.1.1 对信号进行快速傅里叶变换 5 2.1.2 对信号实现fir滤波 6 2.2 LTI系统的分析 6 2.2.1 离散系统分析 6 2.2.2 连续系统分析 8 2.3 采样定理的原理仿真 10 2.3.1 采样定理 10 2.3.2 采样与恢复结果 10 第3章 课程设计总结 13 第 信号与系统是一门重要的专业基础课，而Matlab作为信号处理强有力的计算和分析工具，是电子信息工程技术人员常用的重要工具之一。本次课程设计是基于Matlab -Simulink来完成信号与系统的线性分析及其仿真 1.掌握Matlab的特点和使用方法 2.掌握对信号处理的方法，进行快速傅里叶变换 3.掌握对信号进行fir滤波，分析LTI系统的方法 4.通过本课题的设计，培养运用所学知识分析和解决实际问题的能力 第 2.1 信号的处理 对信号进行快速傅里叶变换 图2-1 Simulink的 Scope模块 1，将Simulink的FFT模块合Spectrum Scope模块设置完成后点击仿真得到如图2所示频谱图 图2 频谱图2.1.2 对信号实现fir滤波 图3 Simulink模块搭建的fir滤波器 如图3所示用 Wave模块4所示运行结果 图4 Simulink模块搭建的 2.2 LTI系统的分析 2.2.1 离散系统分析 计算离散系统y(n)-0.4y(n-1)-0.5y(n-2)=0.2x(n)+0.1x(n-1)的单位脉冲响应（计算64个采样点）或Y（z）/X（z）=（0.2z2+0.1z）/（z2-0.4z-0.5） Simulink模型如图2-5所示。 图5 模型图 from workspace模块 transfer fcn模块 figure stem（yout） 运行结果如图 图6 单位脉冲响应  2.2.2 连续系统分析 ”(t)+3y’(t)+2y(t)=2f(t)，输入t)=2u(t) 系统初始状态为零求系统响应 方法一用基本的积分模块7所示 图7 模型图 调整8所示 图28 响应曲线 对微分方程进行laplace变换得传递函数s)=2/(s2+3s+2) 搭建模型如图9所示 图9 模型图 fcn模块参数10所示 图10 响应曲线 2.3 采样定理的原理仿真 采样过程所应遵循的规律，又称取样定理、抽样定理。采样定理说明采样频率与信号频谱之间的关系，是连续信号离散化的基本依据。 在进行模拟/数字信号的转换过程中，当采样频率fs.max大于信号中最高频率fmax的2倍时(fs.max2fmax)，采样之后的数字信号完整地保留了原始信号中的信息，一般实际应用中保证采样频率为信号最高频率的2.56～4倍；采样定理又称奈奎斯特定理 如果对信号的其它约束是已知的，则当不满足采样率标准时，完美重建仍然是可能的。 在某些情况下（当不满足采样率标准时），利用附加的约束允许近似重建。 这些重建的保真度可以使用Bochner定理来验证和量化。采样定理表明，如果以不小于2B次/秒的速率对基带模拟信号均匀采样，那么就可以通过该序列可以无失真地重建对应的基带模拟信号。如果采样率低于基带信号最高频率的2倍，那么采样输出序列的频谱就会发生交叠，从而无法恢复原基带模拟信号。设模拟基带信号的频带为(0,200)Hz，对其进行采样的序列为均匀间隔的窄脉冲串，为保证无失真采样，最低采样率设计为400次/秒。 11所示 图11 仿真结果如图12所示，恢复波形与原信号波形之间的区别仅仅是幅度比例和一定的延时，波形形状是无失真的。 图12 原信号采样与恢复 图13 原信号功率频谱 图14 采样输出信号功率频谱 图15 恢复信号功率频谱第 本次实验使我有了一定的认识，认识到了Simulink的强大功能和广泛应用。Simulink是Matlab最重要的组件之一，它提供一个动态系统建模、仿真和综合分析的集成环境。在该环境中，无需大量书写程序，而只需要通过简单直观的鼠标操作，就可构造出复杂的系统。Simulink具有适应面广、结构和流程清晰及仿真精细、贴近实际、效率高、灵活等优点。无论是学习信号与系统，通信原理，数字信号处理，