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
路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理
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
财务内部控制制度的内容财务内部控制制度的内容人员招聘与配置的内容项目成本控制的内容消防安全演练内容
，既要求学生能掌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
领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计
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
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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，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Spectrum Scope模块。
图1-1 Simulink的FFT模块和Spectrum Scope模块
例如：
Sine Wave1模块和FFT模块采用默认设置。
Spectrum Scope模块：show scope properties选项下，点选Buffer input；show axis properties选项下属性Frequency range 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2-1 Simulink模块搭建的fir滤波器
Sine Wave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Sample time设置为1；
FIR interpolation模块：Interpolation factor属性设置为9，属性Fir filter coefficients设置为intfilt（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2-2 Simulink模块搭建的FIR滤波器的结果
2.2 LTI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
Signal from workspace模块：设置属性signal为【1 zeros（1,63）】；
Discreate transfer fcn模块：设置属性numerator coefficients 为【0.2 0.1 0】；denominator coefficients为【1 -0.4 -0.5】；
Reshape模块：设置属性output dimensionality为1-D array；
Simulink的配置参数中将start time设置为1，stop time设置为64，solver type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：
figure
stem（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：step time=0，final value=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math operations模块库中。分别将两个gain模块的参数“gain”设为3和2.
Sum模块参数“icon shape”设为“rectangular”，“list of signs”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。
图4-2
方法二，采用传递函数模块建立仿真模型。对题中所描述的微分方程进行laplace变换，可以很容易地得到系统传递函数为：H（s）=2/(s2+3s+2)
于是可以搭建如图5-1所示的仿真模型。
Step模块：step time=0，其余保持默认设置。
Transfer fcn模块：numerator=2，denominate=【1 3 2】。
Scope模块各项参数保持默认设置。
运行仿真，示波器显示系统响应如图5-2所示，结果与图4-2相同
图5-2
3、 结束语
通过这些实例，我熟悉了matlab/simulink的很多操作
4、 参考文献
百度文库
存档
资料
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成绩：
华东交通大学理工学院
课 程 论 文
所属课程名称： 计算机控制与技术
题 目： 基于MATLAB的信号与线性系统分析
分 院： 电 信 分 院
专业班级： 11级电力4班402
学 号： 20110210470532
学生姓名： 张兆军
指导教师： 徐 威
2014 年 5 月 30 日
浙公网安备 33021202002483