【正文】 ＝ edge（ I， ‘ sobel’）； BW2＝ edge（ I， ‘ roberts’）； BW3＝ edge（ I， ‘ prewitt’）； BW4＝ edge（ I， ‘ log’）； subplot（ 2， 3， 2）， imshow（ BW1） title（‘ sobel 算子’） subplot（ 2， 3， 3）， imshow（ BW2） title（‘ roberts 算子’） subplot（ 2， 3， 4）， imshow（ BW3） title（‘ prewitt 算子’） subplot（ 2， 3， 5）， imshow（ BW4） title（‘ log 算子’） subplot（ 2， 3， 6）， imshow（ BW5） title（‘ canny 算子’） 程序運(yùn)行結(jié)果見圖 。該仿真環(huán)境下的用戶程序其外觀就是控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖，操作就是依據(jù)結(jié)構(gòu)圖作系統(tǒng)仿真。如果仿真參數(shù)設(shè)置為：階躍時(shí)間為 1 s，初始值為0，終止值為 1，則仿真曲線見圖 ， 數(shù)設(shè)置為：階躍時(shí)間為 2 s，初始值為 0，終止值為 10，則仿真曲線見圖 [16]。下面以通信原理中的雙邊帶幅度調(diào)制的 Simulink 仿真為例說明 MATLAB 在通信原理課程教學(xué)中的應(yīng)用 [17] 示 例 2：圖 雙邊帶頻帶幅度調(diào)制的系統(tǒng)仿真框圖。我也熟悉了 MATLAB 的工作環(huán)境，可以很熟練的對(duì) MATLAB 進(jìn)行常規(guī)的操作，快速進(jìn)行程序編輯和仿真。 另外，我們也可以嘗試使用其他計(jì)算機(jī)仿真軟件來編寫簡(jiǎn)單實(shí)用的信號(hào)與系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。 畢業(yè) 論文 恰恰給我提供了一個(gè)應(yīng)用自己所學(xué)知識(shí)去 驗(yàn)證總結(jié)一些東西 。因此我們?cè)?論。 做畢業(yè)論文 雖然很累，但卻是苦中有樂， 讓人很 充實(shí)。 能夠順利完成該畢業(yè)論文 ，令 我覺得受益匪淺 ， 也是 大學(xué)期間 收獲最大的一次 實(shí)踐 。不僅了解了 MATLAB 的強(qiáng)大的仿真功能，而且復(fù)習(xí)鞏固了之前學(xué)的 電子電路技術(shù)的知識(shí)。圖 了示波器顯示的圖形，從上到下是解調(diào)波形、原始波形、調(diào)制波形。 在通信原理中的應(yīng) 用 對(duì)于通信系統(tǒng)的學(xué)習(xí)，一般需建立一個(gè)通信實(shí)驗(yàn)室，購(gòu)買大量的實(shí)驗(yàn)儀器，需要花 黃河科技學(xué)院畢業(yè) 論文 第 39 頁 費(fèi)大量的人力和物力，而 MATLAB 的出現(xiàn)有效地緩解了這一局面，使得通信系統(tǒng)的仿真可以在個(gè)人計(jì)算機(jī)上模擬實(shí)現(xiàn)，只需輸入不同的參數(shù)就可以得到不同情況下系統(tǒng)的性能。下面舉例說明 MATLAB 在自動(dòng)控制原理中的應(yīng)用。 SIMULINK 仿真環(huán)境是 MathWorks 軟件公司專門為MATLAB 設(shè)計(jì)提供的結(jié)構(gòu)圖編程與系統(tǒng)仿真的專用工具，基本上不用編寫任何程序，只需調(diào)用所需 模塊即可，并可以修改模塊。 MATLAB 有豐富的圖像處理工具箱，提供了一個(gè)很好的編程平臺(tái)，可以更快、更好地掌握?qǐng)D像處理的基本理論和分析方法。)。 頻率（ Hz） 39。)。 頻率（ Hz） 39。)。 時(shí)間（秒） 39。)。 時(shí)間（秒） 39。 f=1000*(0:256)/512。 Ys=fft(signal,512)?？删帉懭缦碌?MATLAB 程序演示信號(hào)疊加噪聲前后的幅值譜分布： t=0::。 B＝ fft2（ I， m， n）通過對(duì)數(shù)據(jù) I 進(jìn)行剪切或補(bǔ)零，按用戶指定的點(diǎn)數(shù)計(jì)算 fft，返回?cái)?shù)據(jù)矩陣 B 的大小為 m n。 圖 階躍響應(yīng) 以 上分別包含了時(shí)域，頻域，離散域，復(fù)頻域里信號(hào)與系統(tǒng)的例子，從里面可以充分的體會(huì)到 MATLAB 這款軟件功能十分強(qiáng)大，用它來對(duì)信號(hào)與系統(tǒng)進(jìn)行仿真也極其方 黃河科技學(xué)院畢業(yè) 論文 第 34 頁 便簡(jiǎn)單，讓我們對(duì)這門課的理解也變得簡(jiǎn)單了許多 [14]。 圖 電路圖相關(guān)解答 某導(dǎo)彈自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)框圖如圖 所示， 黃河科技學(xué)院畢業(yè) 論文 第 33 頁 ?G ( s )F ( s )+_Y ( s ). 圖 導(dǎo)彈自動(dòng)跟蹤系統(tǒng) 其系統(tǒng)函數(shù)： 4 1 97 1 1 )( 23 2 ??? ??? sss sssH 試求其階躍響應(yīng) )(ts 程序如下： b=[ ]。 % 分子多項(xiàng)式系數(shù) sys=tf(b,a)。 % 電阻 R=50 L=50*(10^6)。 % 繪制零極點(diǎn)圖 subplot(1,3,2),step(b,a)。grid 運(yùn)行結(jié)果如 圖 所示： 輸入 Q=1 圖 低通濾波器特性曲線 零極點(diǎn)分析 ： 54 2)(2 ???? ss ssH，求零極點(diǎn)并畫出零極點(diǎn)圖，并求階躍響應(yīng) )(ts 和 沖擊響應(yīng) )(th ， 程序如下： b=[1 2]。grid subplot(1,2,2),plot(normalizedw,angle(H))。 % 二階低通濾波器的頻率特性表達(dá)式 subplot(1,2,1),plot(normalizedw,abs(H))。輸入 Q=39。)。filled39。 % 在圖形中添加坐標(biāo)線 title(39。 % 計(jì)算傅立葉系數(shù)對(duì)應(yīng)各個(gè) n 的值 subplot(2,1,1),stem(n,fn,39。 % 化簡(jiǎn) n=[20:1,eps,1:20]。tao=1。 % 繪制 f(t)的波形 運(yùn)行結(jié)果如 圖 。 a=[1 2 5 0]。單位響應(yīng) 39。grid on subplot(1,2,2),stem(n,y2,39。)。 % 輸入序列 y1=filter(b,a,fn)。 圖 零狀態(tài)響應(yīng) （ 6） 已知差分方程 )()2()1()( nfnynyny ????? ① 當(dāng) )()( nnf n?? 時(shí)，求零狀態(tài)響應(yīng) )(ny ； ② 當(dāng) )()( nnf ?? 時(shí)，求單位響應(yīng) )(nh 程序如下： b=[1]。,39。39。 % 繪制 y(n)的圖形 axis([0 40 0 5])。 % 繪制 x(n)的圖形 axis([0 40 0 ])。 % 繪制 f(n)的圖形 axis([0 40 0 1])。 % 確定卷積序列的終點(diǎn) y=conv(f,h)。Nh=length(nh)。 % 加注波形標(biāo)題 （ 3 ） 求 卷 積 和 ： 若 )5()( 5 ?? ? nnf n ? ，到 30?n ， )()( 10 nRnh ? ，求)(*)()( nhnfny ? 程序如下： nf=5:30。 % 計(jì)算函數(shù) f(t)=sinc(t)*cos(20*pi*t) plot(t,f)。 % 計(jì)算符號(hào)函數(shù) f(t)=cos(18*pi*t)+cos(20*pi*t) 黃河科技學(xué)院畢業(yè) 論文 第 23 頁 ezplot(f,[0 pi])。 通過 MATLAB 可以對(duì)信號(hào)與系統(tǒng)進(jìn)行各種處理，具體如下 。 7)z 域框圖 黃河科技學(xué)院畢業(yè) 論文 第 22 頁 k 域框圖 ?z 域框圖（零狀態(tài)） ?z 域代數(shù)方程 ?響應(yīng)的象函數(shù) ?響應(yīng) ； 由以上方法可得到 )(kh 或 )(kyf 。 4)逆 z 變換的求解 長(zhǎng)除法、部分分式展開法、留數(shù)定理法 ； 重點(diǎn)：部分分式展開法 ； 步驟： zzF)( ?按照 )(zF 極點(diǎn)的情況進(jìn)行部分分式展開 ?利用常用的 ZT 對(duì)求逆 ?組合。 5)s 域框圖 時(shí)域框圖 ?s 域框圖（零狀態(tài)） ?s 域代數(shù)方程 ?響應(yīng)的象函數(shù) ?響應(yīng) ； 由以上方法可得到 )(th 或 )(tyf ； 若給定初始狀態(tài)，可由系統(tǒng)函數(shù)得齊次微分方程，進(jìn)一步求得 )(tyx 。 2)拉氏變換的性質(zhì) 線性、尺度變換、時(shí)移、頻移 ； 時(shí)域微分（ 1 次、 2 次）、時(shí)域積分（ 1 次） ； 時(shí)域卷積定理、初值終值定理 。頻譜：幅度譜 ?? ~)(jF ；相位譜 ??? ~)( 傅 立葉系數(shù) nF 的另一求法：??? nn jFTF ?? )(1 0。 2)單位序列響應(yīng) )(kh )(k? 的定義， )(kh 的定義，求解（經(jīng)典法）； 若方程右側(cè)是 激勵(lì)及其移位序列時(shí)，注意應(yīng)用線性時(shí)不變性質(zhì)求解 ； 階躍響應(yīng) )(kg 與 )(kh 的關(guān)系 。 黃河科技學(xué)院畢業(yè) 論文 第 19 頁 4 MATLAB 在信號(hào)與系統(tǒng)分析中的應(yīng)用 MATLAB 在時(shí)域、頻域、 S 域、 Z域里的應(yīng)用舉例 MATLAB 在各域的基本知識(shí) ： （ 1） 連續(xù)系統(tǒng)的時(shí)域分析 1) 微分方程的經(jīng)典解法：齊次解 +特解（代入初始條件求系數(shù)） 0— ～ 0+初值（由初始狀態(tài)求初始條件）：全響應(yīng) =零輸入響應(yīng) +零狀態(tài)響應(yīng)；注意應(yīng)用 LTI 系統(tǒng)零狀態(tài)響應(yīng)的微積 特 性 。 plot(t,i1,t,i2,t,i3,t,i4,t,i5,t,i6)。 i4=r(4)*sin(w*t+rdir(4))。 direction=rdir*180/pi r=strength*sqrt(2) t=0:pi/10000:。 黃河科技學(xué)院畢業(yè) 論文 第 14 頁 電流的向量圖 上面的程序中加上下 面的一段程序，畫出電流的波形 。U3=U(2)。 I=[IS22。 IS22=US*(R2+i*XL)。Y22=1/(R2+i*XL)+1/R3+1/R4。XL=w*L。R4=1。無論在理論研究還是實(shí)際應(yīng)用中，對(duì)于正弦穩(wěn)態(tài)電路的分析都是十分重要的，它 是變壓器、交流電機(jī)以及電子電路的理論基礎(chǔ)，在實(shí)際應(yīng)用中，許多電氣設(shè)備的設(shè)計(jì)、性能指標(biāo)就是按正弦穩(wěn)態(tài)來考慮的，因此分析和計(jì)算正弦穩(wěn)態(tài)電路是工程技術(shù)和科學(xué)研究中常常會(huì)碰到的問題。 黃河科技學(xué)院畢業(yè) 論文 第 12 頁 x = 0: pi/100∶ 23*pi。利用函數(shù) ode23 和 ode45 可進(jìn)行電路瞬態(tài)分析。還有一點(diǎn) , MATLAB 的矩陣運(yùn)算定義在復(fù)數(shù)域上 , 這就為交流電路的分析帶來了方便 [10] 。 2, 1, 1。 MATLAB 最基本、也是最重要的功能就是進(jìn)行矩陣運(yùn)算。 圖 例二所設(shè)計(jì)的 FIR 高通濾波器的增益響應(yīng) 黃河科技學(xué)院畢業(yè) 論文 第 11 頁 3 MATLAB 在正弦穩(wěn)態(tài)電路分析中的應(yīng)用 3. 1 矩陣計(jì)算與線性電路分析 矩陣工具引入電路理論已有半個(gè)多世紀(jì)的歷史。Gain,dB39。 xlabel(39。 h=fir1(M,Wc,ftype,kaiser(M+1,beta))。 a=[0,1]。 fprintf(‘As=%.4f\n’,20*log10(abs(h(2))))。 fprintf(‘%.4e\n’,dend)。 ylabel(‘Gain,dB’)。 numd=numd/norm。 %確定 DF [numd,dend]=impinvar(numa,dena,Fs)。 Ws=Ws*Fs。Ap=1。下面，對(duì)于 IIR 濾波器和 FIR 濾波器的設(shè)計(jì)各舉一例以說明。工具箱提供了豐富而簡(jiǎn)便的設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn) FIR 和 IIR 的方法，使原來繁瑣的程序設(shè)計(jì)簡(jiǎn)化成函數(shù)調(diào)用，特別是濾波器的表達(dá)方式和形式之間的相互轉(zhuǎn)換顯得十分簡(jiǎn)便，為濾波器的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)開辟了一片廣闊的天地 [9]。如果濾波器的輸入、輸出都是離散時(shí)間信號(hào)，則該濾波器沖擊響應(yīng)也必然是離散的，這樣的濾波器定義為數(shù)字濾波器。)。,10e3,)。 %確定時(shí)間范圍及步長(zhǎng) d=[0:1/1e3:10e3。脈沖重復(fù)的頻率為 1kHz，采樣率為 50kHz，脈沖序列的長(zhǎng)度為 10ms。 在程序設(shè)計(jì)階段，為了對(duì)程序進(jìn)行調(diào)試或驗(yàn)證算法的正確性，需要一些特性已知的信號(hào)（簡(jiǎn)單的如正弦、方波、三角波等），所以可以由 Matlab 提供一些波形產(chǎn)生函數(shù)。 MATLAB 在采樣與波形發(fā)生的應(yīng)用 數(shù)字信號(hào) 處理的對(duì)象，是在采樣時(shí)鐘的控制之下，通過 A/D 轉(zhuǎn)換器一定的采樣頻率對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行采樣得到的。 %確定自變量 n 的取值范圍 x=cos(*pi*n)。 %當(dāng) (kn)為 0 時(shí) x 的值為 1，否則 x 的值為 0 stem(k,x)。用 MATLAB 表示一離散序列 x[k]時(shí)，可用兩個(gè)向量來表示。 本文完成的主要內(nèi)容 利用 MATLAB 的程序編寫、矩陣運(yùn)算和圖形仿真功能讓學(xué)生采用 MATLAB 軟件先對(duì)電路進(jìn)行仿真 。 然后在從 MATLAB 命令窗口的 File 菜單中選擇 Open 對(duì)話框，則屏幕出現(xiàn) Open對(duì)話框，在 Open 對(duì)話框中的 File Name 框中輸入文件名，或從右邊的 directories 框中打開這個(gè) M 文件。 M 文件可以使用任何編輯程序建立和編輯，而一般常用的是使用 MATLAB提供的 M文件窗口。 用 MATLAB 語言編寫的程序，稱為 M 文件。整個(gè)代碼的生成、