实验四 连续时间信号与系统的复频域分析,实验目的,1.掌握 Laplace 变换的意义、基本性质及应用。 2.掌握拉普拉斯变换的三维可视化表示。 3.理解系统函数的零、极点分布(极、零图)决定系统时间原函数的特性。 4.掌握系统冲激响应。,实验原理一 拉普拉斯变换及其逆变换,利用MATLAB符号运算
基于MATLAB的连续时间系统的频域分析完整资料Tag内容描述:
1、laplace(F)F=ilaplace(L),举例1,用MATLAB求单边余弦信号f(t)=cos(2t)u(t)的拉普拉斯变换的数值解。
命令代码如下:syms t; %定义时间符号变量F=cos(2*t); %定义信号的符号表达式L=laplace(F) %计算其拉氏变换符号表达式 运行结果: L = s/(s2+4),举例2,用MATLAB求函数 的拉普拉斯变换的数值解。
命令代码如下: syms s; %定义复变量L=(4*s+5)/(s2+5*s+6); F=ilaplace(L) 运行结果: F = 7*exp(-3*t)-3*exp(-2*t),实验原理二 拉普拉斯曲面图及其可视化,定义两个向量x和y来确定绘制曲面图的复平面横座标和纵座标的范围。
调用meshgrid函数产生包含绘制曲面图的s平面区域所有等间隔取样点的复矩阵。
计算复矩阵s定义的各样点处信号拉氏变换F(s)的函数值,并调用abs函数求其模。
调用mesh函数绘出其幅度曲面图。
,举例3,绘制单边指数信号 其拉。
2、行。
2.绘出典型单边信号的时域波形。
3.绘出拉普拉斯变换的曲面图及连续时间系统极零点图。
4.能够分析系统的稳定性。
二实验原理1.连续时间系统的复频域描述 )()( txLsXyYH换系 统 激 励 信 号 的 拉 氏 变 换系 统 冲 击 响 应 的 拉 氏 变系统函数 的实质就是系统单位冲激响应 的拉普拉斯变)( )(th换。
因此,系统函数也可以定义为: 所以,系dtesHs)(统函数 的一些特点是和系统的时域响应 的特点相对应的。
)(sHth假设描述一个连续时间系统的线性常系数微分方程为:1MkkNkkdtxbdtya00 )()(对式 1 两边做拉普拉斯变换,则有MkNk sXbsYa00 )()(即 2 NkksaXsH0)(式 2 告诉我们,对于一个能够用线性常系数微分方程描述的连续时间系统,它的系统函数是一个关于复变量 s 的有理多项式的分式,其分子和分母的多项式系数与系统微分方程左右两端的系数是对应的。
根据这一特点,可以很容易的根据微分方程写出系统函数表达式,或者根据系统函数表达式写出系统的。
3、 已知连续时间信号的 s 域表示如下,试用 residue 求出 X(s)的部分分式展开式,并写出 x(t)的实数形式表达式。
(1) 67.41760.2574.31)( sssX解:num=41.6667;den=1 3.7444 25.7604 41.6667;r,p,k=residue(num,den)运行结果:r =-0.9361 - 0.1895i -0.9361 + 0.1895i 1.8722 p =-0.9361 + 4.6237i -0.9361 - 4.6237i -1.8723 k =angle =-2.9418 2.9418 0mag =0.9551 0.9551 1.8722 由此可得 1.8723s 4.623i 0.91s85-4.6237i 0.91s85-)( Xi . e.i . ej9j91-2M6-2、 已知某连续时间 LTI 系统的微分方程为y“(t)+4y(t)+3y(t)=2x(t)+x(t)x(t)=u(t),y( 0)=1,y( )=2,。
4、 的连续时间信号的频域分析 专业、班级 电子信息工程班 学号 姓名 主要内容、基本要求、主要参考资料等:主要内容:利用 MATLAB 的图形处理功能、符号运算功能和数值计算功能,实现对连续时间信号的频域分析的 MATLAB 仿真,并绘制相应的信号频谱。
基本要求:1、利用 MATLAB 绘制单位冲激信号、单位阶跃信号、实指数信号、正弦信号、非周期矩形脉冲信号和非周期三角波脉冲信号的频谱,并进行相应的频域分析。
2、利用 MATLAB 绘制周期方波信号、周期锯齿波信号和周期三角波信号的频谱,并进行相应的频域分析。
主要参考资料:1、 信号与线性系统分析(第 4 版) ,吴大正等著,高等教育出版社,2002、 数字信号处理教程MATLAB 释义与实现(第 2 版) ,陈怀琛著,电子工业出版社,2003、 MATLAB 及在电子信息课程中的应用(第 4 版) ,陈怀琛等著,电子工业出版社,201完 成 期 限: 2014.06.092014.06.13 指 导 教 师 签 名 : 课程负责人签名: 。