数字信号处理系列实验2—信号与系统的时域分析

姓名:张思雨  学号:22021212047  电子工程学院

一、实验目的

掌握利用Matlab工具箱求解LTI系统的全响应、单位脉冲响应;

理解卷积概念,利用卷积求解LTI系统的零状态响应。

二、实验内容

建立线性时不变离散系统的差分方程和系统输入序列的数学模型,产生输入序列;

利用MATLAB信号处理工具箱的差分方程求解库函数设计程序,求解系统的单位脉冲响应、给定输入序列和系统初始状态的系统响应;

利用卷积计算库函数设计程序,计算给定输入序列的系统零状态响应。

通过实验深刻理解离散信号与系统的时域性质和分析方法,熟练掌握利用MATLAB工具时域分析离散信号和系统的方法。

三、实验原理

离散信号的表示

一个离散信号需要用两个向量来表示:

离散信号的幅值

离散信号的位置信息

2、用MATLAB实现离散信号的可视化

不能利用符号运算来表示

绘制离散信号一般采用stem命令。

四、实验步骤

首先,建立一个差分方程。设该差分方程系数分别为[1,-0.25,0.5]、[1,1],其数学表达式为

其次,产生一个序列,并用matlab仿真波形。设该序列区间为0:20,数学表达式为

设定初始条件,计算该初始条件下系统的等效输入,依次计算该系统的零状态响应、零输入响应和全响应并绘制二维图像。

最后计算该系统的单位脉冲响应,用单位脉冲和输入序列的卷积计算系统的零状态响应。

五、实验结果

输入序列仿真结果

利用函数计算全响应结果

利用函数计算单位脉冲响应结果

卷积求零状态响应结果

六、总结

通过本实验掌握了利用Matlab求解LTI系统的全响应、单位脉冲响应和零状态响应的方法;深入理解了卷积的概念。

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