信號(hào)與系統(tǒng)MATLAB實(shí)踐

前言

隨著當(dāng)代計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，計(jì)算機(jī)逐漸融入了人們生活、工作和學(xué)習(xí)的方方面面。計(jì)算機(jī)應(yīng)用已經(jīng)成為當(dāng)代大學(xué)生必須掌握的基本技能之一，他們不僅需要掌握計(jì)算機(jī)編程語言，更需要掌握利用計(jì)算機(jī)解決實(shí)際工作中遇到的問題的能力，而這其中一個(gè)重要的方面就是應(yīng)用計(jì)算機(jī)解決工程中實(shí)際計(jì)算問題的能力。在當(dāng)前高等教育對(duì)實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)的重視程度不斷提高的背景下，很多院校都開設(shè)了這方面的實(shí)踐教學(xué)課程，而且大家都將目光不約而同地投向了一款優(yōu)秀的計(jì)算軟件——MATLAB。我校在20世紀(jì)90年代末開始在電類專業(yè)中開設(shè)了MALTAB實(shí)踐課程，該課程在信號(hào)與系統(tǒng)課程之后開設(shè)，通過信號(hào)與系統(tǒng)中的一些實(shí)例，介紹MATLAB軟件的應(yīng)用，在十多年的長期教學(xué)實(shí)踐中取得了良好的效果。本教材就是在這門課程的講義基礎(chǔ)上進(jìn)一步整理深化的成果。本教材的編寫思路，就是以信號(hào)與系統(tǒng)、數(shù)字信號(hào)處理等課程相關(guān)內(nèi)容作為應(yīng)用背景，介紹如何應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)解決工程實(shí)踐中遇到的問題。首先，信號(hào)與系統(tǒng)等課程與工程實(shí)踐有著直接聯(lián)系。目前，絕大多數(shù)國內(nèi)的工科電類本科專業(yè)都開設(shè)了這門課程，它涉及很多數(shù)學(xué)方面的知識(shí)，同時(shí)各個(gè)知識(shí)點(diǎn)都有很強(qiáng)的應(yīng)用背景，而這些應(yīng)用背景自然成為了計(jì)算機(jī)在這方面應(yīng)用的極好素材。在這些背景下，學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蚶斫飧鞣N算法的前因后果，加深對(duì)相關(guān)技術(shù)的認(rèn)識(shí)，起到舉一反三的作用；同時(shí)，還可以加深學(xué)生對(duì)相關(guān)理論課程中知識(shí)點(diǎn)的理解，便于為他們學(xué)習(xí)后續(xù)課程，如自動(dòng)控制、通信原理和圖像處理等，使用計(jì)算機(jī)工具驗(yàn)證、加深對(duì)相關(guān)理論和方法的理解打下良好的基礎(chǔ)。書中很多理論和應(yīng)用涉及的知識(shí)點(diǎn)以管致中教授主編的《信號(hào)與線性系統(tǒng)》（第四版）（書中簡稱為教材）中的內(nèi)容為參考，同時(shí)在許多信號(hào)與系統(tǒng)教材中都可以找到。

內(nèi)容概要

　　《信號(hào)與系統(tǒng)MATLAB實(shí)踐》以信號(hào)與系統(tǒng)、數(shù)字信號(hào)處理等課程相關(guān)內(nèi)容作為應(yīng)用背景，結(jié)合MATLAB工具，介紹如何應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)解決工程實(shí)踐中遇到的問題。全書共分八章。第一章為MATLAB簡介，包括基本計(jì)算、作圖語句及其系統(tǒng)幫助的使用。第二、三、四、五章則分別以信號(hào)分析、系統(tǒng)分析以及系統(tǒng)對(duì)信號(hào)響應(yīng)分析等信號(hào)與系統(tǒng)課程相關(guān)內(nèi)容為主線，介紹了如何用MATLAB解決相關(guān)的問題。第六章結(jié)合通信中的調(diào)制解調(diào)以及取樣定理，應(yīng)用計(jì)算機(jī)仿真工具對(duì)相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行研究和驗(yàn)證。第七章為數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)，介紹如何用MATLAB工具設(shè)計(jì)出各種類型的數(shù)字濾波器。第八章結(jié)合信號(hào)與系統(tǒng)中的框圖、系統(tǒng)串并聯(lián)等部分內(nèi)容，簡單介紹了MALTAB中的圖形化仿真工具SIMuLINK。　　《信號(hào)與系統(tǒng)MATLAB實(shí)踐》強(qiáng)調(diào)知識(shí)的基礎(chǔ)性、算法的共通性以及基礎(chǔ)知識(shí)與實(shí)踐的結(jié)合，內(nèi)容上力求簡單明了，易于掌握，同時(shí)也留下了自主探究的空間，強(qiáng)化對(duì)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)。　　《信號(hào)與系統(tǒng)MATLAB實(shí)踐》可以作為電氣信息類專業(yè)相關(guān)課程的實(shí)踐指導(dǎo)教材，也可以作為學(xué)生在學(xué)習(xí)信號(hào)與系統(tǒng)課程之后，進(jìn)一步理解相關(guān)理論知識(shí)，掌握計(jì)算機(jī)仿真基本方法及了解相關(guān)理論在實(shí)際工程中應(yīng)用的自學(xué)性讀物。

書籍目錄

第一章 MATLAB簡介 1—1科學(xué)計(jì)算、計(jì)算機(jī)語言與MATLAB  1—2 MATLAB入門 1—3 MATLAB中的簡單作圖語句 1—4 MATALB的系統(tǒng)幫助 [實(shí)驗(yàn)一]熟悉MATLAB基本操作 第二章信號(hào)分析 2—1信號(hào)的計(jì)算 [實(shí)驗(yàn)二]信號(hào)的運(yùn)算 2—2信號(hào)的譜分析 [實(shí)驗(yàn)三] 信號(hào)的譜分析 2—3信號(hào)的正交變換 [實(shí)驗(yàn)四]信號(hào)的正交變換 第三章二維信號(hào)分析 3—1 圖像信號(hào)的格式與表示 3—2圖像的頻域分析與處理 3—3 圖像的空間域處理 [實(shí)驗(yàn)五] 二維信號(hào)的分析與處理 第四章系統(tǒng)分析 4—1系統(tǒng)在MATLAB中的表示 4—2系統(tǒng)的頻率響應(yīng)與波特圖 [實(shí)驗(yàn)六] 系統(tǒng)在MATLAB中的表示和頻率特性 4—3系統(tǒng)的極零點(diǎn)及穩(wěn)定性分析 4—4線性反饋系統(tǒng)穩(wěn)定性分析 [實(shí)驗(yàn)七] 系統(tǒng)極零點(diǎn)及其穩(wěn)定性 第五章 系統(tǒng)對(duì)信號(hào)響應(yīng)分析 5—1系統(tǒng)對(duì)激勵(lì)的響應(yīng) [實(shí)驗(yàn)八] 系統(tǒng)的響應(yīng) 5—2通過狀態(tài)方程求系統(tǒng)響應(yīng)的數(shù)值解 5—3非線性系統(tǒng)的數(shù)值解 [實(shí)驗(yàn)九] 狀態(tài)方程的數(shù)值解法 第六章調(diào)制解調(diào)與取樣定理 6—1 AM調(diào)制與解調(diào) 6—2脈沖幅度調(diào)制 [實(shí)驗(yàn)十] 信號(hào)調(diào)制與解調(diào) 6—3取樣定理 [實(shí)驗(yàn)十一]取樣定理 第七章數(shù)字濾波器設(shè)計(jì) 7—1數(shù)字濾波器簡介 7—2 IIR濾波器設(shè)計(jì) 7—3 FIR濾波器設(shè)計(jì) [實(shí)驗(yàn)十二] 濾波器設(shè)計(jì) 第八章 系統(tǒng)仿真 8—1 系統(tǒng)仿真工具SIMULINK簡介 [實(shí)驗(yàn)十二三]SIMULINK模擬仿真 8—2 SIMULINK進(jìn)階 [實(shí)驗(yàn)十四] 系統(tǒng)仿真綜合 附錄：MATLAB基本運(yùn)算符表 索引 參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁：   插圖：   1.固定信號(hào)xa（n）中參數(shù)P=8，改變q分別等于2，4，8，觀察它們的時(shí)域和頻域特性，了解當(dāng)q取不同值時(shí)，對(duì)信號(hào)序列的時(shí)域幅度特性的影響。 2.固定q=8，改變p，使p分別等于8，13，14，觀察參數(shù)P變化對(duì)信號(hào)序列的時(shí)域及頻域特性的影響。注意P等于多少時(shí)會(huì)發(fā)生明顯的泄漏現(xiàn)象，混疊是否也隨之出現(xiàn)？記錄實(shí)驗(yàn)中觀察到的現(xiàn)象，繪出相應(yīng)的時(shí)域序列和幅頻特性曲線。 八、通過計(jì)算機(jī)上的多媒體卡，請(qǐng)不同性別、不同年齡的人對(duì)麥克風(fēng)發(fā)出固定的語音（建議發(fā)漢語拼音中的一個(gè)元音，例如“啊”、“依”等）。錄制語音信號(hào)并用DFT法分析信號(hào)的頻譜，作出信號(hào)的時(shí)域和頻譜波形。比較其間的差異。 2—3信號(hào)的正交變換 傅里葉變換、拉普拉斯變換和z變換是信號(hào)與系統(tǒng)中的核心內(nèi)容，有人稱之為信號(hào)與系統(tǒng)課程中的“三大變換”。在MATLAB中也提供了對(duì)三大變換的支持，例如可以使用fourier命令進(jìn)行傅里葉變換，ifourier得到傅里葉反變換。但是，變換中涉及的原函數(shù)和像函數(shù)都是一個(gè)代數(shù)表達(dá)式，例如e—atε（t）的傅里葉變換是1/1—jα。如果要用MATLAB進(jìn)行這樣的計(jì)算，首先要了解MATLAB用于表達(dá)代數(shù)式的符號(hào)函數(shù)。 MATLAB知識(shí)：符號(hào)運(yùn)算 代數(shù)運(yùn)算中，不需要知道具體的值而同樣可以進(jìn)行運(yùn)算。如對(duì)cos t求微分得到sint，在代數(shù)運(yùn)算中并不關(guān)心t的具體數(shù)值，它只不過是一個(gè)抽象的符號(hào)。MATLAB中的符號(hào)以及符號(hào)運(yùn)算就是用于進(jìn)行這種抽象的代數(shù)計(jì)算的工具，它在使用時(shí)無需知道變量的具體數(shù)值，這是與一般的MATLAB函數(shù)的根本不同之處。MATLAB的符號(hào)運(yùn)算是被放在一個(gè)叫符號(hào)數(shù)學(xué)的工具箱里，它的數(shù)學(xué)函數(shù)其實(shí)是來自于Maple（一個(gè)以符號(hào)運(yùn)算為主的數(shù)學(xué)運(yùn)算軟件的運(yùn)算核心）。 進(jìn)行符號(hào)函數(shù)的定義必須經(jīng)過下面兩步。 （1）用syms定義基本的符號(hào)變量（相當(dāng)于上面代數(shù)表達(dá)式中的t），也就是告訴MATLAB系統(tǒng)，那些變量被看成符號(hào)變量（而不是如第一章中介紹的一般的MATLAB變量）。其格式為 syms arg1 arg2……[format] 其中的arg1、arg2等就是符號(hào)變量的名稱，一次可以定義多個(gè)。最后的[format]是變量類型說明，指明符號(hào)變量的類型，具體有下面的選擇： ①real：指明符號(hào)變量是實(shí)數(shù)。 ②positive：指明符號(hào)變量是正實(shí)數(shù)。

編輯推薦

《高等學(xué)校教材:信號(hào)與系統(tǒng)MATLAB實(shí)踐》可以作為電氣信息類專業(yè)相關(guān)課程的實(shí)踐指導(dǎo)教材，也可以作為學(xué)生在學(xué)習(xí)信號(hào)與系統(tǒng)課程之后，進(jìn)一步理解相關(guān)理論知識(shí)，掌握計(jì)算機(jī)仿真基本方法及了解相關(guān)理論在實(shí)際工程中應(yīng)用的自學(xué)性讀物。

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