实验一系统响应及系统稳定性

2019-01-12 17:12

实验一:系统响应及系统稳定性

1.实验目的:

(1)掌握求系统响应的方法。 (2)掌握时域离散系统的时域特性。 (3)分析、观察及验证系统稳定性。 2.实验原理及方法:

在时域中,描写系统特性的方法是差分方程和单位脉冲响应,在频域可以用系统函数描述系统特性。已知输入信号可以由差分方程、单位脉冲响应或系统函数求出系统对于该输入信号的响应,本实验仅在时域求解。在计算机上适合用递推法求差分方程的解,最简单的方法是采用MATLAB语言的工具箱函数filter函数。也可以用MATLAB语言的工具箱函数conv函数计算输入信号和系统的单位脉冲响应的线性卷积,求出系统的响应。

系统的时域特性指的是系统的线性时不变性质、因果性和稳定性。重点分析实验系统的稳定性,包括观察系统的暂态响应和稳定响应。

系统的稳定性是指对任意有界的输入信号,系统都能得到有界的系统响应。或者系统的单位脉冲响应满足绝对可和的条件。系统的稳定性由其差分方程的系数决定。

实际中检查系统是否稳定,不可能检查系统对所有有界的输入信号,输出是否都是有界输出,或者检查系统的单位脉冲响应满足绝对可和的条件。可行的方法是在系统的输入端加入单位阶跃序列,如果系统的输出趋近一个常数(包括零),就可以断定系统是稳定的[19]

系统的稳态输出是指当??n时,系统的输出。如果系统稳定,信号加入系统后,系统输出的开始一段称为暂态效应,随n的加大,幅度趋于稳定,达到稳态输出。

注意在以下实验中均假设系统的初始状态为零。

3.实验内容及实验结果 内容一:

(1)编制程序,包括产生输入信号、单位脉冲响应序列的子程序,用filter函数或conv函数求解系统输出响应的主程序。程序中要有绘制信号波形的功能。

波形图:

内容二:

(2)给定一个低通滤波器的差分方程为

y(n)=0.05x(n)+0.05x(n-1)+0.9y(n-1)

输入信号 x1=R8(n)

x2=u(n)

a) 分别求出系统对 x1=R8(n)和x2=u(n)的响应序列,并画出其波形。 b) 求出系统的单位冲响应,画出其波形。

内容三:

(3)给定系统的单位脉冲响应为


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