信號與系統(tǒng)MATLAB實踐

前言

隨著當代計算機技術的不斷發(fā)展，計算機逐漸融入了人們生活、工作和學習的方方面面。計算機應用已經(jīng)成為當代大學生必須掌握的基本技能之一，他們不僅需要掌握計算機編程語言，更需要掌握利用計算機解決實際工作中遇到的問題的能力，而這其中一個重要的方面就是應用計算機解決工程中實際計算問題的能力。在當前高等教育對實踐性教學環(huán)節(jié)的重視程度不斷提高的背景下，很多院校都開設了這方面的實踐教學課程，而且大家都將目光不約而同地投向了一款優(yōu)秀的計算軟件——MATLAB。我校在20世紀90年代末開始在電類專業(yè)中開設了MALTAB實踐課程，該課程在信號與系統(tǒng)課程之后開設，通過信號與系統(tǒng)中的一些實例，介紹MATLAB軟件的應用，在十多年的長期教學實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上進一步整理深化的成果。本教材的編寫思路，就是以信號與系統(tǒng)、數(shù)字信號處理等課程相關內容作為應用背景，介紹如何應用計算機技術解決工程實踐中遇到的問題。首先，信號與系統(tǒng)等課程與工程實踐有著直接聯(lián)系。目前，絕大多數(shù)國內的工科電類本科專業(yè)都開設了這門課程，它涉及很多數(shù)學方面的知識，同時各個知識點都有很強的應用背景，而這些應用背景自然成為了計算機在這方面應用的極好素材。在這些背景下，學生通過實驗能夠理解各種算法的前因后果，加深對相關技術的認識，起到舉一反三的作用；同時，還可以加深學生對相關理論課程中知識點的理解，便于為他們學習后續(xù)課程，如自動控制、通信原理和圖像處理等，使用計算機工具驗證、加深對相關理論和方法的理解打下良好的基礎。書中很多理論和應用涉及的知識點以管致中教授主編的《信號與線性系統(tǒng)》（第四版）（書中簡稱為教材）中的內容為參考，同時在許多信號與系統(tǒng)教材中都可以找到。

內容概要

　　《信號與系統(tǒng)MATLAB實踐》以信號與系統(tǒng)、數(shù)字信號處理等課程相關內容作為應用背景，結合MATLAB工具，介紹如何應用計算機技術解決工程實踐中遇到的問題。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、五章則分別以信號分析、系統(tǒng)分析以及系統(tǒng)對信號響應分析等信號與系統(tǒng)課程相關內容為主線，介紹了如何用MATLAB解決相關的問題。第六章結合通信中的調制解調以及取樣定理，應用計算機仿真工具對相關內容進行研究和驗證。第七章為數(shù)字濾波器設計，介紹如何用MATLAB工具設計出各種類型的數(shù)字濾波器。第八章結合信號與系統(tǒng)中的框圖、系統(tǒng)串并聯(lián)等部分內容，簡單介紹了MALTAB中的圖形化仿真工具SIMuLINK?！　　缎盘柵c系統(tǒng)MATLAB實踐》強調知識的基礎性、算法的共通性以及基礎知識與實踐的結合，內容上力求簡單明了，易于掌握，同時也留下了自主探究的空間，強化對學生自主學習能力的培養(yǎng)?！　　缎盘柵c系統(tǒng)MATLAB實踐》可以作為電氣信息類專業(yè)相關課程的實踐指導教材，也可以作為學生在學習信號與系統(tǒng)課程之后，進一步理解相關理論知識，掌握計算機仿真基本方法及了解相關理論在實際工程中應用的自學性讀物。

書籍目錄

第一章 MATLAB簡介 1—1科學計算、計算機語言與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 [實驗一]熟悉MATLAB基本操作 第二章信號分析 2—1信號的計算 [實驗二]信號的運算 2—2信號的譜分析 [實驗三] 信號的譜分析 2—3信號的正交變換 [實驗四]信號的正交變換 第三章二維信號分析 3—1 圖像信號的格式與表示 3—2圖像的頻域分析與處理 3—3 圖像的空間域處理 [實驗五] 二維信號的分析與處理 第四章系統(tǒng)分析 4—1系統(tǒng)在MATLAB中的表示 4—2系統(tǒng)的頻率響應與波特圖 [實驗六] 系統(tǒng)在MATLAB中的表示和頻率特性 4—3系統(tǒng)的極零點及穩(wěn)定性分析 4—4線性反饋系統(tǒng)穩(wěn)定性分析 [實驗七] 系統(tǒng)極零點及其穩(wěn)定性 第五章 系統(tǒng)對信號響應分析 5—1系統(tǒng)對激勵的響應 [實驗八] 系統(tǒng)的響應 5—2通過狀態(tài)方程求系統(tǒng)響應的數(shù)值解 5—3非線性系統(tǒng)的數(shù)值解 [實驗九] 狀態(tài)方程的數(shù)值解法 第六章調制解調與取樣定理 6—1 AM調制與解調 6—2脈沖幅度調制 [實驗十] 信號調制與解調 6—3取樣定理 [實驗十一]取樣定理 第七章數(shù)字濾波器設計 7—1數(shù)字濾波器簡介 7—2 IIR濾波器設計 7—3 FIR濾波器設計 [實驗十二] 濾波器設計 第八章 系統(tǒng)仿真 8—1 系統(tǒng)仿真工具SIMULINK簡介 [實驗十二三]SIMULINK模擬仿真 8—2 SIMULINK進階 [實驗十四] 系統(tǒng)仿真綜合 附錄：MATLAB基本運算符表 索引 參考文獻

章節(jié)摘錄

版權頁：   插圖：   1.固定信號xa（n）中參數(shù)P=8，改變q分別等于2，4，8，觀察它們的時域和頻域特性，了解當q取不同值時，對信號序列的時域幅度特性的影響。 2.固定q=8，改變p，使p分別等于8，13，14，觀察參數(shù)P變化對信號序列的時域及頻域特性的影響。注意P等于多少時會發(fā)生明顯的泄漏現(xiàn)象，混疊是否也隨之出現(xiàn)？記錄實驗中觀察到的現(xiàn)象，繪出相應的時域序列和幅頻特性曲線。 八、通過計算機上的多媒體卡，請不同性別、不同年齡的人對麥克風發(fā)出固定的語音（建議發(fā)漢語拼音中的一個元音，例如“啊”、“依”等）。錄制語音信號并用DFT法分析信號的頻譜，作出信號的時域和頻譜波形。比較其間的差異。 2—3信號的正交變換 傅里葉變換、拉普拉斯變換和z變換是信號與系統(tǒng)中的核心內容，有人稱之為信號與系統(tǒng)課程中的“三大變換”。在MATLAB中也提供了對三大變換的支持，例如可以使用fourier命令進行傅里葉變換，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)都是一個代數(shù)表達式，例如e—atε（t）的傅里葉變換是1/1—jα。如果要用MATLAB進行這樣的計算，首先要了解MATLAB用于表達代數(shù)式的符號函數(shù)。 MATLAB知識：符號運算 代數(shù)運算中，不需要知道具體的值而同樣可以進行運算。如對cos t求微分得到sint，在代數(shù)運算中并不關心t的具體數(shù)值，它只不過是一個抽象的符號。MATLAB中的符號以及符號運算就是用于進行這種抽象的代數(shù)計算的工具，它在使用時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的符號運算是被放在一個叫符號數(shù)學的工具箱里，它的數(shù)學函數(shù)其實是來自于Maple（一個以符號運算為主的數(shù)學運算軟件的運算核心）。 進行符號函數(shù)的定義必須經(jīng)過下面兩步。 （1）用syms定義基本的符號變量（相當于上面代數(shù)表達式中的t），也就是告訴MATLAB系統(tǒng)，那些變量被看成符號變量（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等就是符號變量的名稱，一次可以定義多個。最后的[format]是變量類型說明，指明符號變量的類型，具體有下面的選擇： ①real：指明符號變量是實數(shù)。 ②positive：指明符號變量是正實數(shù)。

編輯推薦

《高等學校教材:信號與系統(tǒng)MATLAB實踐》可以作為電氣信息類專業(yè)相關課程的實踐指導教材，也可以作為學生在學習信號與系統(tǒng)課程之后，進一步理解相關理論知識，掌握計算機仿真基本方法及了解相關理論在實際工程中應用的自學性讀物。

圖書封面

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