基于MatlabSimulink的信号及线性系统分析

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1、基于Matlab/Simulink的信号与线性系统分析摘要：本文主要介绍了Matlab/Simulink仿真工具在信号与线性系统分析方面的应用，并给出了实例。引言：仿真技术是以相似原理、系统技术、信息技术以及仿真应用领域的有关技术为基础，以计算机系统或应用有关的物理效应设备及仿真器为根据，利用模型对系统进行研究的一门多学科的综合性技术。目前，随着仿真技术的迅猛发展，其应用已经渗透到工程技术的各个领域。电气工程及其自动化专业类教学涉及到电机学、自动控制理论、电力拖动、微型计算机技术和电力电子技术等学科的广泛内容，既要求学生能掌

2、握电气工程的基础理论，又要求能掌握电气工程类专业研究问题的方法，并且应具备较强的动手实践能力。因此，学会运用一定的仿真软件和计算机技术，能使我们更系统地掌握专业的基本理论和控制系统的设计思想和方法。1、Matlab/Simulink简介Simulink是Matlab提供的视线动态系统建模和仿真的软件包，是Matlab相对独立的重要组成部分。Simulink的突出特点是支持图形用户界面（GUI），模型由模块组成的框图来表示。同时Simulink自带模块库，提供大量的基本功能模块，通过简单地单击和拖动鼠标的动作就能完成建模工作，

3、在仿真中只需把精力放在具体算法的实现上即可。使用Simulink分析信号与系统的优点2、基于Simulink的信号与线性系统分析2.1信号的处理2.1.1对信号进行快速傅里叶变换Simulink模型中可以用如下模块实现快速傅里叶变换，值得注意的是，FFT模块不能直接连接Scope模块，需使用SpectrumScope模块。图1-1Simulink的FFT模块和SpectrumScope模块例如：SineWave1模块和FFT模块采用默认设置。SpectrumScope模块：showscopeproperties选项下，点选B

4、ufferinput；showaxisproperties选项下属性Frequencyrange选择[-Fs/2…Fs/2]。点击仿真，得到如下频谱图。2.1.2对信号实现fir滤波图2-1Simulink模块搭建的fir滤波器SineWave模块：属性Amplitude设置为1，属性Frequency设置为0.2，属性Phase设置为0.7，属性Sampletime设置为1；FIRinterpolation模块：Interpolationfactor属性设置为9，属性Firfiltercoefficients设置为intf

5、ilt（9,9,0.5）。即包含161个数的向量。保存后点击运行按钮，双击模块Scope。可看到如图2-2所示的运行结果。图2-2Simulink模块搭建的FIR滤波器的结果2.1LTI系统的分析2.2.1离散系统分析计算离散系统y(n)-0.4y(n-1)-0.5y(n-2)=0.2x(n)+0.1x(n-1)的单位脉冲响应（计算64个采样点）或Y（z）/X（z）=（0.2z2+0.1z）/（z2-0.4z-0.5）Simulink模型可以如下图所示。图3-1模型框图Signalfromworkspace模块：设置属性si

6、gnal为【1zeros（1,63）】；Discreatetransferfcn模块：设置属性numeratorcoefficients为【0.20.10】；denominatorcoefficients为【1-0.4-0.5】；Reshape模块：设置属性outputdimensionality为1-Darray；Simulink的配置参数中将starttime设置为1，stoptime设置为64，solvertype设置为fixed-step，solver设置为discrete。运行该模型，并在命令窗口输入如下代码：fi

7、gurestem（yout）运行结果若图3-2所示图3-2单位脉冲响应2.2.2连续系统分析一因果系统可由微分方程：y’’(t)+3y’(t)+2y(t)=2f(t)描述，且输入f(t)=2u(t),系统初始状态为零，求取系统响应。按照对该系统建模方法的不同，至少可以采用2种方法来搭建该仿真模型。方法一，按照题中所述，采用基本的积分模块来建立模型，如图4-1所示。Step模块：steptime=0，finalvalue=2，这样产生的信号才是2u（他）。Gain模块用于将信号乘上一个增益，它位于mathoperations模

8、块库中。分别将两个gain模块的参数“gain”设为3和2.Sum模块参数“iconshape”设为“rectangular”，“listofsigns”设为“+--”。其余模块参数采用默认设置。运行仿真，可以在示波器窗口中看到系统响应曲线，如图4-2所示。方法二，采用传递函数模块建立仿真