信号与系统实验指导书(实验1~3)(3)

2019-04-09 09:30

进入到上面的界面以后,就开始进行编写程序。我们把编写好的程序键入,然后再把程序保存起来,因为MATLAB不会编译没有保存的文件。点击【File】→【Save As…】,给文件输入一个容易辨别的名字,系统会以 .m为后缀保存到G:\\MATLAB\\work的work文件夹中。保存之后,我们要对程序进行编译,点击【Debug】→【Run】,或者直接按F5就可以进行编译。编译成功,会听到“嘀”的一声,随之弹出程序运行结果。如果编译不成功,则会在图1.9所示窗口显示出哪一行出现了错误。对指出的错误进行修改,再次编译运行。 8、实验中要用的指令介绍

在整个信号与系统实验过程中,我们要利用MATLAB语言来编程实现对信号描述,时域变换,计算卷积等等一些过程。所以,对MATLAB中的简单常用指令必须有一个比较好的了解。下面对一些常用指令做简单的介绍。

function:在MATLAB中不是它的自带函数就可以完成所有功能,更多的时候是自己编写程序来实现我们要的功能,这时就要用到此命令,调用格式为:function ****( ) 括号外面为函数名称,括号中为函数中要用到的变量。

plot命令:plot命令是MATLAB中用来绘制用向量表示法(在下一章中讲到)表示的连续信号的波形。它的功能是将向量点用直线依次连接起来。调用格式:plot(k,f),其中k和f是向量。

ezplot命令:ezplot命令是用来绘制用符号运算表示法表示的连续信号的波形。调用格式:ezplot(f,[t1,t2]),其中[t1,t2]为一时间范围,f为以t为变量的函数。

title命令:在绘图命令中,我们可以用此命令来对绘制出来的波形做一些注释,以便后期我们做图形处理。调用格式为:title(? ?? ?) 中间部分可以任意对图形进行注释的文字。

xlabel、ylabel命令:这两个也是来对绘制出来的波形做标注用的,可以标注出两个坐标轴的未知数的意义,增加图形中的信息量。调用格式:

xlabel(? ?? ?),ylabel(? ?? ?) 中间可以是对坐标轴做注释的文字或字母。

axis命令:此命令可以来定义绘制波形中坐标的范围。调用格式为:axis([k1,k2,g1,g2]),其中k1,k2表示横坐标的范围,g1,g2表示纵坐标的范围。

syms命令:在符号表示法中,可以用此命令来定义变量。调用格式为:syms t 意思是定义一个变量t。

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sym命令:是符号表示法中的调用系统自带函数的命令。调用格式为:f=sym(????) 中间为系统能识别的常用信号,如正弦信号,e?nt等。

stem命令:此命令专门用来绘制离散序列的波形。调用格式为:stem(k,f) 调用此命令可以绘制出离散序列的点状图。

subs命令:此可以将连续信号中的时间变量t用t-t0,at等等来替换,从而可以完成信号在时域范围内的变换。调用格式为:subs(f,t,t-t0) 通过调用此函数可以把信号做移位,伸展等等变换。

fliplr命令:此函数用来将向量以零时刻为基准点进行反折。调用格式为:f=fliplr(f1) 这样f就是向量f1反折后的函数。

min、max命令:这两个命令可以用来比较算出一个向量中的最小值和最大值,或者比较得出两个值中的较小值。调用格式为:min(k),max(k),min(k1,k2),max(k1,k2)

length命令:此函数可以计算出向量的长度。调用格式为:length(f)。 ones函数:这是MATLAB中一个常用的函数,它产生元素全部为1的矩阵,本文中用此函数来表示离散阶跃序列,或者定义连续的门信号,调用格式为:n=0:5;ones(1,n)表示长度为整数n的阶跃序列。k=1:p:8;ones(1,length(k))表示长度为k的门信号。

subplot命令:在MATLAB绘图过程中,有时候为了便于观测图形的变化,需要在一幅波形显示窗口显示多个信号的波形,这时可以调用subplot命令。调用格式为:subplot(n1,n2,k),如定义一个subplot(2,2,1),就可以在显示窗口中显示k=2×2个波形。

conv函数:这个函数是用来计算两个序列的卷积和,调用此函数,可以将两个给定的序列计算出卷积和,调用格式为f=conv(f1,f2)。

四、实验设备

计算机 MATLAB软件

五、实验的预习

1、了解MATLAB的相关知识,包括它的功能,简单的函数用法等等; 2、学习MATLAB的常用矩阵运算函数,关系运算和逻辑运算,MATLAB

描述信号方法。了解matlab语言的绘图功能;

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3、预习MATLAB连续信号和离散信号的时域变换。

六、实验内容及具体步骤

1、打开MATLAB的系统界面,对其功能做一个大致了解。

2、学习变量的描述方法,掌握几个固定变量:I,j,pi,inf的使用。 注意,变量描述以字母开头,可以由字母、数字和下划线混合组成,区分字母大,小写字符长度不超过31个。

3、学习数值,矩阵,运算符,向量的矩阵运算,数组运算的描述方法。 (1)用一个简单命令求解线性系统

3x1+ x2 - x3 =3.6 x1+2x2+4x3 = 2.1 -x1+4x2+5x3 = -1.4

A=[3 1 -1;1 2 4;-1 4 5];b=[3.6;2.1;-1.4]; x=A\\b

x = 1.4818 -0.4606 0.3848

(2)用简短命令计算并绘制在0?x?6范围内的sin(2x)、sinx2、sin2x。

x=linspace(0,6)

y1=sin(2*x),y2=sin(x.^2),y3=(sin(x)).^2; plot(x,y1,x, y2,x, y3)

4、Matlab符号运算功能 (1)符号运算的过程

在符号运算的整个过程中,所有的运算均是以符号进行的,即使以数字形式出现的量也是字符量。做一个对sin(x/2)求导的过程。

在命令窗口中输入如下符号表达式按回车: f='sin(x/2)';

dfdx=diff(f)

显示结果如下: dfdx = 1/2*cos(1/2*x)

整个求导的过程都是由符号变量和符号表达式完成,没有涉及到具体的数值运算,其中1/2也被当作是字符量 。

注意:符号变量前先要进行定义,定义语句是:sym 或syms 变量名列表。

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前者定义一个单一的符号变量,后者可以一次定义多个符号变量。如:

sym a 定义a为符号变量 sym a b c 定义a,b,c均为符号变量

符号表达式是由符号变量组成的一个表达式,符号方程是将一个符号表达式通过等号给一个符号变量。凡是用到sym命令的时候,表达式和方程式对空格都是敏感的,因此不要随意添加空格符到式中

(2)符号表达式的创建:用sym命令直接创建符号表达式,这种创建方式不需要在前面有任何说明,使用快捷方便。例如:

f=sym(?a+b+c?)

在命令窗口中输入上述语句按回车键,出现以下结果:f= a+b+c。说明已成功将符号表达式a+b+c赋给变量f

5、matlab语言的绘图功能

(1)plot —— 最基本的二维图形指令

用plot命令自动打开一个图形窗口Figure, 用直线连接相邻两数据点来绘制图形,根据图形坐标大小自动缩扩坐标轴,将数据标尺及单位标注自动加到两个坐标轴上,可自定坐标轴,可把x, y 轴用对数坐标表示。任意设定曲线颜色和线型,给图形加坐标网线和图形加注功能。

分别完成plot(x), plot(x,y) ,plot(x1,y1,x2,y2) ,三种格式的调用,得出结论。

调用plot(x,y,?s?),注意开关量字符串s设定的曲线颜色和绘图方式。 (2)曲线绘图

观察 以下各段语句的绘图结果: A: x=[0, 0.48,0.84,1,0.91,0.6,0.14] [ x1, x2, x3, x4, x5, x6, x7,]

plot (x)

B: t=0:pi/100:2*pi;

y=sin(t);y1=sin(t+0.25);y2=sin(t+0.5); plot(t,y,t,y1,t,y2)

C: subplot(1,3,1); plot(t,y)

subplot(1,3,2); plot(t,y3)

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subplot(1,3,3); plot(t,y2) D: t=0:pi/100:2*pi;

y=sin(t);y1=sin(t+0.25);y2=sin(t+0.5); plot(t,y,t,y1,t,y2)

E: subplot(3,1,1);

plot(t,y) subplot(3,1,2); plot(t,y3) subplot(3,1,3); plot(t,y2) F: ezplot('sin(x)')

ezplot('sin(x)','cos(y)',[-4*pi 4*pi],figure(2))

思考题:

1、说明产生一个matlab行向量的两种方法,其中行向量从0开始,并在pi结束,共有13个等间隔点。

2、假定行向量x=[3 6 9],y=[5 3 0],下列matlab运算的结果是什么? A x+y b, x.*y c, x.^y d, x./y

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