系统响应的仿真

  • 参考
  • 第一大题
    • 内容
    • 题(1)画出系统零、极点分布图,判断该系统稳定性
      • 参考方法
        • residue()-部分分式展开式求解函数
        • roots()-多项式求根函数
        • pzmap(sys)
        • impulse(num,den,T)-脉冲响应
    • 方法一
      • code
      • 结果
    • 方法二
      • code
      • 结果
    • 题(2)绘出系统的脉冲响应曲线,并观察t→∞时,脉冲响应变化趋势
      • 参考方法
        • (1)脉冲响应 y=impulse(num,den,T)
        • (2)阶跃响应 y=setp(num,den,T)
        • (3)对任意输入的响应 y=lsim(num,den,U,T)
      • 条件一
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      • 条件二
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        • 结果
    • 题(3)绘出系统的频响曲线
      • 参考
        • bode(sys)
      • code
      • 结果
  • 第二大题
    • 参考
      • filter()
    • 内容
    • code
    • 结果

参考

信号实验指导.pdf
信号实验三和实验四.pdf
《信号与系统》4.11.2系统函数的幅频特性和相频特性分析 MATLAB实现

第一大题

内容


H ( s ) = s ( s − p 1 ) ( s − p 2 ) H(s)=\frac s{(s-p1)(s-p2)} H(s)=(s−p1)(s−p2)s​
设①p1= -2,p2= -30; ②p1= -2,p2=3
(1)针对极点参数①②,画出系统零、极点分布图,判断该系统稳定性。
(2)针对极点参数①②,绘出系统的脉冲响应曲线,并观察t→∞时,脉冲响应变化趋势。
(3)针对极点参数①,绘出系统的频响曲线。

题(1)画出系统零、极点分布图,判断该系统稳定性

参考方法

residue()-部分分式展开式求解函数

系统函数H(s)的部分分式展开式可用matlab的函数residue( )求得。
调用格式: [r,p,k]=residue(num,den)
式中,num和den分别为 F(s)的分子多项式和分母多项式的系数,r为部分分式的系数,p为极点,k为多项式的系数,若F(s)为真分式,则k=0。

roots()-多项式求根函数

系统函数H(s)的零、极点可用matlab的多项式求根函数roots( )求得。
极点:p=roots(den)
零点:z=roots(num)

pzmap(sys)

根据p和z用plot()命令即可画出系统零、极点分布图,进而分析判断系统稳定性。也可以调用pzmap函数,调用格式:
pzmap(sys),
其中sys借助tf函数获得:sys=tf(b,a),表示sys的系统转移函数以b为分子多项式系数、a为分母多项式系数。

impulse(num,den,T)-脉冲响应

脉冲响应可调用impulse求得:
y=impulse(num,den,T)
T:为等间隔的时间向量,指明要计算响应的时间点。

方法一

code

num = [1, 0];
den = [1,32,60];
[r,poles,k]=residue(num,den);
p=roots(den);
z=roots(num);
plot(real(p),imag(p),'*');hold on;
plot(real(z),imag(z),'o');hold on;

结果

方法二

code

num = [1, 0];
den = [1,32,60];
sys = tf(num,den);
pzmap(sys);

结果

题(2)绘出系统的脉冲响应曲线,并观察t→∞时,脉冲响应变化趋势

参考方法

2.用Matlab分析连续系统的时间响应

(1)脉冲响应 y=impulse(num,den,T)

y=impulse(num,den,T)
T:为等间隔的时间向量,指明要计算响应的时间点。

(2)阶跃响应 y=setp(num,den,T)

y=setp(num,den,T)
T:同上。

(3)对任意输入的响应 y=lsim(num,den,U,T)

y=lsim(num,den,U,T)
U:任意输入信号,T:同上。

条件一

code

num = [1, 0];
den = [1,32,60];
T = 0:0.1:2;
y= impulse(num,den,T);
plot(T,y);

结果


当t→∞时,脉冲响应趋于0;

条件二

code

num = [1, 0];
den = [1,-1,-6];
T = 0:0.1:2;
y= impulse(num,den,T);
plot(T,y);

结果


当t→∞时,脉冲响应趋于无穷大;

题(3)绘出系统的频响曲线

参考

MATLAB环境下频率响应曲线的绘制方法第21页

bode(sys)

bode(sys) creates a Bode plot of the frequency response of a dynamic system model sys. The plot displays the magnitude (in dB) and phase (in degrees) of the system response as a function of frequency.

code

num = [1, 0];
den = [1,32,60];
bode(num,den);

结果

第二大题

参考

filter()

Matlab中,filter函数可用来在给定输入和差分方程系数时求差分方程的数值解,
调用格式为:Y=filter(B,A,X)
其中:B=[b0,b1,…,bm];A=[a0,a1,…,an];X为输入信号序列,注意必须保证系数a0不为零。

内容

利用filter命令求下面系统的冲激响应:
y(n)-0.7y(n-1)-0.6y(n-2)+y(n-3)=x(n)+0.5x(n-1)

code

A=[1,-0.7,-0.6,1];
B=[1,0.5];
n=[-20:100];
X=[n==0];
y=filter(B,A,X);
stem(n,y);

结果

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