基于MATLAB的信号与系统仿真及应用

本科毕业（论文）题目（中、英文）inTheSignalSystem分类号学号密级公开学校代码1107044431TN911.6基于MATLAB的信号系统仿真及应用TheApplicationofMATLABinTheSignalSystem工科作者姓名指导教师学科门类专业名称电气工程及其自动化hua化提交论文日期成绩评定二零一五年五月I摘要当前的科学信息技术正在日新月异的高速发展,而通过应用数字信号处理的方法，已成为一个非常重要的技术手段被广泛应用在通信、音频和图像、遥感，视频等领域。为了更好地了解信号与系统的基本理论和掌握其方法,从而更好地理解和掌握数字信号处理的理论知识,因此在实验过程中我们就需要通过MATLAB计算机辅助设计平台。本论文主要探究MATALB在信号与系统中的连续信号和离散信号中的应用，主要从连续和离散两方面入手，进一步掌握信号系统中的相关知识。同时引进计算机软件—MATLAB,对信号系统二阶系统的时域和频域分析，通过它在计算机上对程序进行仿真，阐述信号与系统理论应用与实际相联系。以此激发学习兴趣，变被动接受为主动探知，从而提升学习效果，培养主动思维，学以致用的思维习惯，也可以让人们进一步了解MATLAB软件关键词：采样定理；MATLAB；信号与系统；抽样定理IIAbstractCurrent,therapiddevelopmentofscienceandinformationtechnologyarechangingandthroughtheapplicationofdigitalsignalprocessingmethod,hasbecomeaveryimportanttechnologyiswidelyusedincommunication,audioandvideo,remotesensing,video,etc.Inordertobetterunderstandthebasictheoryofsignalandsystem,andgraspthemethod,tobetterunderstandandmasterthetheoreticalknowledgeofdigitalsignalprocessing,soweneedintheprocessofexperimentbyMATLABcomputeraideddesignplatform.ThisthesismainlyexploresMATALBinsignalandsystem,theapplicationofdiscreteandcontinuoussignals,mainlyfromthetwoaspectsofthecontinuousanddiscrete,furthertomasterrelevantknowledgeofsignalsystem.Introductionofcomputersoftware-MATABatthesametime,thesignalsystemofsecondordersystemtimedomainandfrequencydomainanalysis,throughitsdonprogramoncomputersimulation,signalandsystemtheoryassociatedwiththeactualapplication.Tostimulateinterestinlearning,changepassiveaccepttoactivedetection,soastoimprovelearningeffect,activethinking,topracticehabitsofthinking,alsocanletpeoplelearnmoreaboutMATLABsoftware.Keywords:Samplingtheorem;MATLAB;Signalsandsystems;ThesamplingtheoremIII目录摘要...............................................................IAbstract.........................................................................................................................II目录............................................................................................................................III第1章引言..................................................................................................................11.1课题研究的背景及意义........................................11.2信号与系统简介..............................................11.3MATLAB的简介...............................................21.4MATLAB语言平台简单介绍.....................................3第2章离散时间信号与系统时域分析...................................42.1采样和离散时间..............................................42.2系统的时域分析..............................................5第3章MATLAB采样及信号处理方法....................................73.1概述........................................................73.2连续信号的采样定理..........................................73.3信号采样及仿真实例分析......................................8第4章总结........................................................13参考文献......................................................................................................................14谢辞............................................................................................................................15咸阳师范学院2015届本科毕业毕业论文（设计）1第1章引言1.1课题研究的背景及意义通过本文着重论述了采用MATLAB的仿真工具，从而怎样得到在信号和系统分析与设计的计算机实现。而且它还包含了一整套函数集用来对信号图像处理等特殊应用进行分析并着设计，通过编程使一些运算且较大，从而使抽象的问题变得简单、直观。并且最重要的一点就是详细阅述了MATLAB软件在时域、频域仿真中的应用。信号与系统是电子信息类本科生一门重要的专业基础课，必修课，国内许多高效将它作为相关专业的重要课程。美国麻省理工学院著名教授A.V.奥本海默在他所著教科书的前言中指出：“《信号与系统》课程不仅是工程教学中一门非常基础的课程，而且也成为工科学生在大学教育阶段所修课程中最得益而又引人入胜和最有用处的一门课程。”从自身的学习情况来看，不难发现在学习电子信息这方面的知识比较费劲，并且这方面的知识枯燥乏味，大多是繁琐的理论推导及难以理解的公式算法，学习起来比较吃力。另外，学校的实验室器材有限，不能使我们更好的理解，因此，我觉得运用电脑仿真分析可以使我们学习，同时也使我们更进一步的熟练MATLAB软件。从自身学习角度来讲，由于信号与系统课程是概念抽象，与数学联系紧密，复杂的数学公式推导及数学结果让人们难以理解，引入计算机可以让人们更进一步的掌握。以计算机为辅助，更好的了解这门课程，从而更好的掌握课程所涉及的知识。利用MATLAB高效的数值计算和符号计算功能，使我们进一步的理解课程知识。利用MATLAB完备的图形处理功能，实现计算结果和编程的可视化，可以让信号能够直观的表现出来，从而极大的提高我们的学习效率。用MATLAB的可视化建模及动态仿真功能，更好的对信号在系统中的各种变换与运用由层次的理解，对整个过程也能够有更直观和全面的认识.MATLAB功能丰富是为我们提供了大量方便使用的处理工具，在处理好课内知识的同时，还可以对课程相关知识做更深入的理解。1.2信号与系统简介所谓信号是指任何试图传送某种信息的时变物理现象，例如，人声、手语、莫尔斯电话（Morsecode）、交通信号、电话线中的电压、无线电或者电视发射机发出的电场、电话或计算机网络中光纤内光强的变化等。噪声类似与信号，也是一种时变物理现象，但是它往往并不像信号那样携带有用的信息，因而人们并基于MATLAB的信号系统仿真及仿真2不希望噪声存在。信号总是在系统上运行。当一个或者多个激励信号或输入信号作用到系统的一个或者多个输入端时，系统就会在输出端产生一个或多个响应信号或输出信号。在通信系统中，发设机是一种用来产生信号的装置，而接收机是用来获取信号的装置。信道是信号从发射机传送到接收机的路径。1.3MATLAB的简介要说起MATLAB的发展的话，时间可以追回到20世纪的70年代中后期时期，当时正在就美国任墨西哥大学的计算机院系的Cleve教授当时给他的学生讲的是线性代数课程时，他的意思就是想传授他的学生使用那个时代比较流行的线性代数的一个软件包和一个在特征值基础之上更好的软件包，与此同时对于其他的高级语言编程来说他渐渐的发现多多少少会很不方便的，所以Cleve教授就想到了一定要为学生的方便的方法，那就是采用线性代数软件包和特征值计算的软件包合并为接口程序并且给它命名为MATLAB，与此同时这就演变了MATLAB的前身。（1）数值、符号的计算功能根据MATLAB是以矩阵最为数据操作的基本单位，这使得矩阵运算变得非常简捷、方便、高效。MATLAB还提供了十分丰富的数值计算函数，而且所采用的数值计算算法都是国际公认的、最先进的、最可靠的算法，其程序都是由世界一流的专家编制，并经高度优化，与此同时MATLAB就以它高质量的数值计算功能得到了诸多荣誉和殊荣。（2）绘图功能利用MATLAB绘图十分方便，它既可以绘制各种图形，包括二维图形和三维图形，也可以对图形进行修饰和控制，以增强图形的表现效果。MATLAB提供了两个层次的绘图操作：一种是对图形句柄进行的低层绘图操作；另一种是建立在低层绘图之上的高层绘图操作。通过MATLAB的图形方面句柄一系列的操作，人们可以更加方便的对图形进行各种各样的操作，与此同时它还为大家在图形表现的这方面提供了一个更加广阔的，没有一点约束的空间以及领域。（3）编程语言功能MATLAB具有程序设计语言特征，所以使用MATLAB也可以像使用BASIC、FORTRAN、C等传统编程语言一样，当你进行程序设计的时候，就会觉得非常的简单而且容易上手，进而编程效率就会大大的提高。所以来说，就拿从事数值计算方面的人来说，最为理想的选择就是用MATLAB进行编程。（4）扩展功能咸阳师范学院2015届本科毕业毕业论文（设计）3MA