【正文】 可以說， 該畢業(yè) 論文 是針對(duì) 以前 所學(xué)的知識(shí)進(jìn)行的一次綜合 性 的檢驗(yàn)。學(xué)會(huì)了使用 simulink 實(shí)現(xiàn)邏輯電路的仿真。 圖 仿真結(jié)構(gòu)圖 圖 仿真曲線圖 仿真曲線圖 從上面例子可以看出，采用 MATLAB 對(duì)自動(dòng)控制原理中的內(nèi)容進(jìn)行仿真是很方便的，不用搭建任何電子物理器件就可以進(jìn)行仿真，同時(shí)仿真結(jié)果以圖形的形式顯示。 圖 檢測(cè)示例圖 黃河科技學(xué)院畢業(yè) 論文 第 38 頁 MATLAB 在自動(dòng)控制原理中的應(yīng)用 MATLAB 語言開發(fā)了控制系統(tǒng)工具箱，即 CONTROL 工具箱，并進(jìn)一步設(shè)計(jì)了控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖程序設(shè)計(jì)工具箱，即 SIMULINK 工具箱，使得 MATLAB 語言成為控制系統(tǒng)仿真分析的必要工具。 含噪聲信號(hào)的幅值譜 39。 不含噪聲信號(hào)的幅值譜 39。 含噪聲信號(hào) 39。 不含噪聲信號(hào) 39。 Pn=abs(Yn)。設(shè)采樣頻率 f=1000Hz，信號(hào)頻率 分布在 50 ～ 100Hz，然后疊加隨機(jī)噪聲。 % 階躍響應(yīng) s(t) 運(yùn)行結(jié) 果如下圖 所示 。 % 分母多項(xiàng)式系 數(shù) a=[L*C R*C 1]。 % 傳遞函數(shù) H(s) subplot(1,3,1),pzmap(sys)。)。 黃河科技學(xué)院畢業(yè) 論文 第 29 頁 圖 周期矩形脈沖頻譜與幅度譜 二階低通濾波器特性為：???????????????????020111)(?????QjH 即：2020111)(??????????????????????????????QH和????????????????????????? 20011a r c t a n)(?????? Q 令21?Q和 1 時(shí)，分別求幅頻特性和相頻特性 程序如下： Q=input(39。 subplot(2,1,2),stem(n,abs(fn),39。)。A=1。 圖 差分方程相應(yīng)響應(yīng) （ 7） 部分分式展開： sss ssF 52 12)( 23 ?? ?? 程序如下： b=[2 1]。)。 % 序列的個(gè)數(shù) fn=.^n。D2y+5*Dy+6*y=2*exp(t)39。)。)。 % 確定 f(n)序列值 nh=0:9。 % 定義時(shí)間范圍向量 f=sinc(t).*cos(20*pi*t)。 9)離散系統(tǒng)的頻率響應(yīng) )( ?jeH 物理意義；與系統(tǒng)函數(shù) )(zH 的關(guān)系：?jiǎn)挝粓A上的系統(tǒng)函數(shù)，即?? jezj zHeH ?? )()(。 3)ZT 的性質(zhì) 線性、移位性質(zhì)（單邊右移）、 z 域尺度、 k 域卷積定理、 k 域反轉(zhuǎn)、部分和、初值終值定理（因果序列） 。 （ 4） 連續(xù)系統(tǒng)的 S 域分析 1)單邊拉普拉斯變換的定義及 ROC dtetfsF st?? ??? 0 )()( ROC： 0]Re[ ?? ??s 幾個(gè)結(jié)論 。 （ 2） 離散系統(tǒng)的時(shí)域分析 1)離散系統(tǒng)的響應(yīng) 差分方程的迭代法求解 ； 差分方程的經(jīng)典法求解：齊次解 +特解（代入初始條件求系數(shù)） ； 全響應(yīng) =零輸入響應(yīng) + 零狀態(tài)響應(yīng) 。 figure 。 [rdir strength]=cart2pol(x,y)。 U2=U(1)。 Y33=1/R1+1/R41/(i*XC)。C=3。 %繪制正弦曲線 簡(jiǎn)單的正弦穩(wěn)態(tài)分析計(jì)算 正弦穩(wěn)態(tài) 電路圖 介紹 正弦激勵(lì)的動(dòng)態(tài)電路中，若各電壓、電流均為與激勵(lì)同頻率的正弦波 .則稱該電路為正弦穩(wěn)態(tài)電路。 % 求復(fù)數(shù)幅角 3. 2 微分方程求解 MATLAB 提供了常微分方程初值問題的數(shù)值解法。 5, 4, 3。 圖 畫出了所設(shè)計(jì)的 FIR 高通濾波器的增益響應(yīng)。 plot(omega/pi,20*log10(abs(mag)))。 f=[,]。 disp(‘Denominator ploynomial’)。 %幅度歸一化 DF 的幅度響應(yīng) norm=max(abs(h))。 %抽樣頻率（ Hz） %確定模擬 BW 指標(biāo) Wp=WP*Fs。 對(duì)于每種濾波器的設(shè)計(jì)，方法也不盡相同，在此不予贅述，可查閱相關(guān)參考文獻(xiàn)。) %給 Y 軸加標(biāo)簽“幅值” MATLAB 在數(shù)字濾波器中的應(yīng)用 濾波器是指用來對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行濾波的硬件或軟件。gauspuls39。 例如：要 產(chǎn)生一頻率為 10kHz 的周期高斯脈沖信號(hào)，其帶寬為 50％。 圖 余弦序列 x[n]=cos()的圖像 另外， MATLAB 的工具箱中還提供了大量的信號(hào)產(chǎn)生函數(shù)，例如： sawtooth（ 產(chǎn)生鋸齒波或三角波信號(hào) ） 、 square（ 產(chǎn)生方波信號(hào) ） 、 chirp（產(chǎn)生調(diào)諧余弦信號(hào)）、 gauspuls（ 產(chǎn)生高斯正弦脈沖信號(hào) ） 等等，調(diào)用這些函數(shù)可以方便地生成多種復(fù)雜信號(hào) [7]。 %確定 k 的取值范圍 x=[(k2)==0]。在編輯完成后，選擇 File 菜單中的 Save 命令可以把這個(gè)編輯過的 M 文件報(bào)存下來 [6]。命令文件對(duì) MATLAB 工作空間的變量進(jìn)行操作，而且函數(shù)文件中定義的變量為局部變量，當(dāng)函數(shù)文件執(zhí)行完畢時(shí)，這些變量被清除。目前RTW 支持生成標(biāo)準(zhǔn)的 C 語言代碼，并且具備了生成其他語言代碼的能力。 利用 M 語言還開發(fā)了相應(yīng)的 MATLAB 專業(yè)工具箱函數(shù)供用戶直接使用。 MATLAB 作為一種適用于矩陣運(yùn)算及控制和信息處理的科學(xué)計(jì)算軟件，輸入簡(jiǎn)便，運(yùn)算高效和內(nèi)容豐富等特點(diǎn)在大學(xué)教學(xué)和科學(xué)研究中得到了全面的推廣。實(shí)驗(yàn)中 由于 不了解電路及器件的 工作原理只要稍有問題學(xué)生就盲目詢問老師，不利于培養(yǎng)學(xué)生自己解決問題的能力 。 MATLAB 軟件簡(jiǎn)介 MATLAB 的名稱源自 Matrix Laboratory，它是一種科學(xué)計(jì)算軟件，專門以矩陣的形式處理數(shù)據(jù)。 Stateflow 與 Simulink 和 MATLAB 緊密集成，可以將Stateflow 創(chuàng)建的復(fù)雜控制邏輯有效地結(jié)合到 Simulink 的模型中 [2]。 用 MATLAB 語言編寫的程序，稱為 M 文件。 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。用 MATLAB 表示一離散序列 x[k]時(shí)，可用兩個(gè)向量來表示。 %確定自變量 n 的取值范圍 x=cos(*pi*n)。 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)。 %確定時(shí)間范圍及步長 d=[0:1/1e3:10e3。)。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]。Ap=1。 %確定 DF [numd,dend]=impinvar(numa,dena,Fs)。 ylabel(‘Gain,dB’)。 fprintf(‘As=%.4f\n’,20*log10(abs(h(2))))。 h=fir1(M,Wc,ftype,kaiser(M+1,beta))。Gain,dB39。 MATLAB 最基本、也是最重要的功能就是進(jìn)行矩陣運(yùn)算。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] 。 黃河科技學(xué)院畢業(yè) 論文 第 12 頁 x = 0: pi/100∶ 23*pi。R4=1。Y22=1/(R2+i*XL)+1/R3+1/R4。 I=[IS22。 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 。 i4=r(4)*sin(w*t+rdir(4))。 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 。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。 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 。 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 。 % 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])。 % 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。 % 確定卷積序列的終點(diǎn) y=conv(f,h)。 % 繪制 x(n)的圖形 axis([0 40 0 ])。39。 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]。)。單位響應(yīng) 39。 % 繪制 f(t)的波形 運(yùn)行結(jié)果如 圖 。 % 化簡(jiǎn) n=[20:1,eps,1:20]。 % 在圖形中添加坐標(biāo)線 title(39。)。 % 二階低通濾波器的頻率特性表達(dá)式 subplot(1,2,1),plot(normalizedw,abs(H))。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]。 % 電阻 R=50 L=50*(10^6)。 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=[ ]。 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。 Ys=fft(signal,512)。 時(shí)間（秒） 39。 時(shí)間（秒） 39。 頻率（ Hz） 39。 頻率（ Hz） 39。 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。下面舉例說明 MATLAB 在自動(dòng)控制原理中的應(yīng)用。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。 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 。因此我們?cè)?論。 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)。下面以通信原