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基于simulink信号与系统的建模与仿真

安康学院

学年论文﹙设计﹚

题目基于simulink信号与系统的建模与仿真

学生姓名学号

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指导教师

年月日

基于simulink的信号与系统建模和仿真

（）

指导教师：

【摘要】本文着重论述了如何利用MATLAB Simulink工具在计算机上实现信号与系统分析，通过程序使一些运算量较大、抽象问题简单而直观，详细介绍了利用系统框图模拟实际系统的分析方法，该方法对连续或离散时不变因果系统具有普遍性，借助Matlab/Simulink 仿真工具对基本结构实现了建模和仿真分析。

【关键词】信号与系统、建模、仿真、Simulink

Based on simulink modeling and simulation of signal

and system

Author: ZhangXiu

（Grade2011,Class1,Major Electronic information engineering，Ankang University，Ankang 725000，

Shaanxi）

Directed by Yushunyuan

Abstract：This article discusses the methods of realizing signal and system analysis by MATLAB and making complicated arithmetic and abstract problems easy and direct by programs．It introduces an analysis method of simulating actual system by system diagram，which is universal to continuous and discrete time invariable causal system．It realizes modeling and simulation analysis on the basic structures based on Matlab /Simulink simulation tools．

Keywords: signal and system; modeling; simulation; Matlab /Simulink

0引言

信号与分析系统是自动化、通信、电信、测控、电子类专业基础课，信号与系统分析就在给定系统的情况下，研究系统在输入不同信号时所产生的响应，由获得的参数，达到对系统的功能和特性的认知。传统的理论分析方法是和数学紧密联合在一起的，初学者不得不把大量的时间和精力浪费在许多繁琐的工程计算上，而忽略了系统的基本概念，对概念模糊。然而在现代实际工程中，对系统进行实验研究时，通常使用数学模型来模拟实际系统，分析不同的信号输入和系统参数改变时，系统响应或性能的变化。而这一切，都是利用计算机技术和各种应用软件强有力的分析手段来完成的。【1】

Simulink 是MATLAB 中的一种可视化仿真工具，是一种基于MATLAB 的框图设计环境，是实现动态系统建模、仿真和分析的一个软件包，被广泛应用于线性系统、非线性系统、数字控制及数字信号处理的建模和仿真中。Simulink 可以用连续采样时间、离散采样时间或两种混合的采样时间进行建模，它也支持多速率系统，也就是系统中的不同部分具有不同的采样速率。为了创建动态系统模型，Simulink 提供了一个建立模型方块图的图形用户接口(GUI) ，这个创建过程只需单击和拖动鼠标操作就能完成，它提供了一种更快捷、直接明了的方式，而且用户可以立即看到系统的仿真结果。

Simulink 是用于动态系统和嵌入式系统的多领域仿真和基于模型的设计工具。对各种时变系统，包括通讯、控制、信号处理、视频处理和图像处理系统，Simulink 提供了交互式图形化环境和可定制模块库来对其进行设计、仿真、执行和测试。.构架在Simulink 基础之上的其他产品扩展了Simulink 多领域建模功能，也提供了用于设计、执行、验证和确认任务的相应工具。Simulink 与MATLAB 紧密集成，可以直接访问MATLAB 大量的工具来进行算法研发、仿真的分析和可视化、批处理脚本的创建、建模环境的定制以及信号参数和测试数据的定义。

1 M atlab 分析LTI 系统【2】

在线形时不变系统( 连续的或离散LTI 系统) 分析中，我们通常采用的是数学模型来进行分析，集总参数的LTI 系统的系统函数H(·) 是S 域或Z 域的有理分式，它既与描述系统的微分( 或差分) 方程、框图有直接关系，也与系统的冲激响应( 连续系统) 、单位序列响应( 离散系统) 以及频域响应关系密切。因而在系统分析中有重要地位，不仅能根据H(·) 分析研究系统的响应特性，也能按给定的要求(如幅频特性等)通过H(·) 求得系统的结构和参数，完成系统的综合任务。 LTI 系统n 阶微分方程为

()()00()()n m

i j i

j i j a y t b f t ===∑∑ 输入信号f( t) 和响应y( t) 各阶倒数 Laplace 变换为

式中0(s)n i

i i A a s ==∑，0B(s)m j j j b s ==∑，11(p)00M(s)[(0)]n i i p i i p a s y ---===

∑∑

可以知道式中的第一项仅与系统的初始状态有关而与输入无关，因而是系统的零输入响应(s)x Y ; 第二项，仅与系统的输入信号有关而与系统本身无关，故是零状态相应(s)f Y ; 他们之和

(s)(s)(s)(s)Y (s)Y (s)(s)(s)x f M B Y F A A =+=+

是该系统的全响应。可见对于高阶系统，传统的手工计算这一问题将会非常困难和繁琐。我们寻求一种更简便方法，利用Matlab 的函数，便可得到其响应曲线图[3]; 以下列微分方程和输入信号为例(t)'''2y(t)''2(t)'3y(t)2(t)'4(t)y y f f +++=+，2(t)e t f -=，响应曲线如图1所示

图1 系统的零状态响应、冲激响应和阶跃响应

2 系统建模

实际的物理系统以及很多物理元件都是用微分方程或差分方程描述的，模拟实现和直观分析一个系统一般都是用几个基本的运算单元来完成微分方程或差分方程所表示的系统输入/输出关系或系统的运算关系。连续时间LTI 因果系统需用的基本运算器为: 数乘器、加法器和积分器; 离散时间LTI 因果系统常用的基本运算器为: 数乘器、加法器和单位延迟器。系统函数的代数属性为分析LTI 系统的互联和由微分或差分方程描述的LTI 系统方框图表示的构成提供了一个方便的工具。系统的方框图连接一般有直接型、并联型和级联型3 种实现结构[4]。由描述N 阶连续系统的微分方程，我们可以得到系统函数并整理:

00(s)(s)(s)(s)(s)m j j j n i i

i b s Y B H F A a s =====∑∑=(n 1)10(n 1)1(n m)(n m 1110)11m n n m n b s b b s b s a s s a s a s

------+-------++++?++?++ 根据梅森公式，上式的分母可以看作是n 个回路组成的特征行列式，而且各回路都互相接触;

分

子可以看作是( m + 1) 条前向通路的增益，而且各前向通路都没有不接触回路。这样我们就得到信号流图，由信号流图构建系统模型。

2.1直接型实现结构

连续时间因果是LTI系统的S域输入输出关系为：

012

(s)(S)X(s)(

s s s

S S s

Y H X

ββββ

ααα

---

+++?

++?+

令

(s)

)

(

S S s

ααα

---

++?+

则12

012

(

(s))[]

s s s s

Yωββββ

---

+++?

(s)

S W

-即为W(s)通过五个积分器级联输出。由上面表达式可直接由画出输入x(s)到输出y(s)的框图称为直接型(规范型)实现结构,如图2所示。

x(s)

图2 直接型

离散系统实现方法类同，只要用1

z-单位延迟代替1s-积分器即可。

2.2级联实现结构

用微分方程或差分方程描述的因果LTI系统的系统函数都是有理系统函数，其分子和分母多项式可分解成一阶和二阶因子的乘积，他们可以写成一阶和二阶实的有理子系统相乘，即可以用一阶和二阶系统级联来构成。如图3所示：

y(s)

图3 级联型

2.3 并联型实现结构

用部分分式展开法将因果有理函数H(s)或H(z)进行部分分式展开，表示为一些实的一阶和二阶因果系统之和，即LTI系统并联的系统函数为各并联小系统函数之和：

(s)H(s)H((s)

H?+

=++

实现框图为图4所示：

y(s)

图4 并联型

3 基于Matlab /Simulink 系统仿真【5】

以三阶连续系统函数为例，已知一个连续时间LTI 系统函数为:

3224(s)353

s H s s s +=+++ 用直接型Simulink 结构框图模拟实现系统单位阶跃响应y( t) ，图形如图5。

在Matlab /Simulink 运行环境中选择相应的模块，在model 板上构建出系统模型，设置相应的参数进行仿真，双击示波器scope 显示单位阶跃信号的响应结果，图形如图6

图5 直接型实现Simulink 系统模拟

图6 单位阶跃响应

4总结

本文以连续时间LTI 因果系统微分方程为例介绍了连续或离散时不变因果系统的两种建模，即程序( M文件) 和框图形式。通过描述的因果LTI系统直接型、级联型和并联型3种实现结构，从中可看出对于一个实际系统的实现结构并不是惟一的，但这些不同的实现结构在理论上都具有与原系统相同的输入输出特性。通过模拟仿真，可以看到Matlab 运用到信号与系统的分析中，不但简化了大量的人工数学运算，而且使系统分析更为简便高效，对理论研究和工程应用具有重要意义。

参考文献:

［1］陈后金．信号与系统［M］．北京: 清华大学出版社，2003．

［2］吴大正．信号与线性系统分析［M］． 3 版．北京: 高等教育出版社，2003．

［3］梁虹．信号与系统分析及MA TLAB 实现［M］．北京: 电子工业出版社，2002．

［4］陈怀琛．MA TLAB 及在电子信息课程中的应用［M］．北京: 电子工业出版社，2003．［5］吴湘淇．信号、系统与信号处理的软硬件实现［M］．北京: 电子工业出版社，2002．

电子与信息工程系学年论文（设计）成绩评定表

信号与系统仿真实验报告

信号与系统仿真实验报告1．实验目的了解MATLAB的基本使用方法和编程技术，以及Simulink平台的建模与动态仿真方法，进一步加深对课程内容的理解。 2．实验项目信号的分解与合成，观察Gibbs现象。信号与系统的时域分析，即卷积分、卷积和的运算与仿真。信号的频谱分析，观察信号的频谱波形。系统函数的形式转换。用Simulink平台对系统进行建模和动态仿真。 3．实验内容及结果 3.1以周期为T，脉冲宽度为2T1的周期性矩形脉冲为例研究Gibbs现象。已知周期方波信号的相关参数为：x(t)=∑ak*exp(jkω),ω=2*π/T,a0=2*T1/T,ak=sin(kωT1)/kπ。画出x(t)的波形图（分别取m=1,3,7,19,79,T=4T1）,观察Gibbs现象。 m=1; T1=4; T=4*T1;k=-m:m; w0=2*pi/T; a0=2*T1/T; ak=sin(k*w0*T1)./(k*pi); ak(m+1)=a0; t=0:0.1:40; x=ak*exp(j*k'*w0*t); plot(t,real(x)); 3.2求卷积并画图 (1)已知：x1(t)=u(t-1)-u(t-2), x2(t)=u(t-2)-u(t-3)求：y(t)=x1(t)*x2(t)并画出其波形。 t1=1:0.01:2; f1=ones(size(t1)); f1(1)=0; f1(101)=0; t2=2:0.01:3; f2=ones(size(t2)); f2(1)=0; f2(101)=0; c=conv(f1,f2)/100;

t3=3:0.01:5; subplot(311); plot(t1,f1);axis([0 6 0 2]); subplot(312); plot(t2,f2);axis([0 6 0 2]); subplot(313); plot(t3,c);axis([0 6 0 2]); (2）已知某离散系统的输入和冲击响应分别为：x[n]=[1,4,3,5,1,2,3,5], h[n]=[4,2,4,0,4,2].求系统的零状态响应，并绘制系统的响应图。 x=[1 4 3 5 1 2 3 5]; nx=-4:3; h=[4 2 4 0 4 2]; nh=-3:2; y=conv(x,h); ny1=nx(1)+nh(1); ny2=nx(length(nx))+nh(length(nh)); ny=[ny1:ny2]; subplot(311); stem(nx,x); axis([-5 4 0 6]); ylabel('输入') subplot(312); stem(nh,h); axis([-4 3 0 5]); ylabel('冲击效应') subplot(313); stem(ny,y); axis([-9 7 0 70]); ylabel('输出'); xlabel('n'); 3.3 求频谱并画图 (1) 门函数脉冲信号x1(t)=u(t+0.5)-u(t-0.5) N=128;T=1; t=linspace(-T,T,N); x=(t>=-0.5)-(t>=0.5); dt=t(2)-t(1); f=1/dt; X=fft(x); F=X(1:N/2+1); f=f*(0:N/2)/N; plot(f,F)

中山学院信号与系统实验——离散系统的Simulink仿真

电子科技大学中山学院学生实验报告院别：电子信息学院课程名称：信号与系统实验一、实验目的 1. 掌握离散系统的Simulink 建模方法； 2. 掌握离散系统时域响应、频域响应的Simulink 仿真方法。二、实验原理离散系统的Simulink 建模、仿真方法与连续系统相似，其系统模型主要有z 域模型（例18-1）、传输函数模型（例18-2）和状态空间模型（例18-3）等形式。现采用图18-1的形式建立系统仿真模型，结合如下仿真的命令，可得到系统的状态空间变量、频率响应曲线、单位阶跃响应和单位冲激响应的波形。图18-1 系统响应Simulink 仿真的综合模型仿真命令： [A,B,C,D]=dlinmod(‘模型文件名’) %求状态空间矩阵，注意：模型文件名不含扩展名 dimpulse(A,B,C,D) %求冲激响应 dimpulse(A,B,C,D ，1，N 1:N 2) %求k = N 1~ N 2区间（步长为1）的冲激响应 dimpulse(A,B,C,D ，1，N 1: △N:N 2) %求冲激响应在k = N 1~ N 2区间（步长为△N ）的部分样值 dstep(A,B,C,D) %求阶跃响应 dstep(A,B,C,D ，1，N 1: △N:N 2) dbode(A,B,C,D,T s ) %求频率响应（频率范围：πθπω~0,~0==即s T ）。T s 为取样周期，一般取Ts=1。 dbode(A,B,C,D,T s ,i u ,w 0:?w:w 1) %求频率响应（频率范围：ω=w 0~w 1，即θ=(w 0~w 1)T s ，?w 为频率步长）；i u 为系统输入端口的编号，系统只有一个输入端口时取i u =1。以上命令，可以逐条在MATLAB 命令窗口输入、执行，也可编写成M 文件并运行。【例18-1】线性离散系统如图18-2所示。

建模与仿真

第1章建模与仿真的基本概念参照P8例子，列举一个你相对熟悉的简单实际系统为例，采用非形式描述出来。第2章建模方法论 1、什么是数学建模形式化的表示？试列举一例说明形式化表示与非形式化表示的区别。模型的非形式描述是说明实际系统的本质，但不是详尽描述。是对模型进行深入研究的基础。主要由模型的实体、包括参变量的描述变量、实体间的相互关系及有必要阐述的假设组成。模型的非形式描述主要说明实体、描述变量、实体间的相互关系及假设等。例子：环形罗宾服务模型的非形式描述：实体 CPU，USR1，…，USR5 描述变量 CPU:Who,Now(现在是谁)----范围{1,2,…,5}; Who.Now=i表示USRi由CPU服务。 USR：Completion.State（完成情况）----范围[0，1]；它表示USR完成整个程序任务的比例。参变量 X-----范围[0，1]；它表示USRi每次完成程序的比率。 i 实体相互关系（1）CPU 以固定速度依次为用户服务，即Who.Now为1，2，3，4，5，1，2…..循环运行。 X工作。假设：CPU对USR的服务时间固定，不（2）当Who.Now=I,CPU完成USRi余下的 i X决定。依赖于USR的程序；USRi的进程是由各自的参变量 i 2、何谓“黑盒”“白盒”“灰盒”系统？ “黑盒”系统是指系统内部结构和特性不清楚的系统。对于“黑盒”系统，如果允许直接进行实验测量并通过实验对假设模型加以验证和修正。对属于黑盒但又不允许直接实验观测的系统，则采用数据收集和统计归纳的方法来假设模型。对于内部结构和特性清楚的系统，即白盒系统，可以利用已知的一些基本定律，经过分析和演绎导出系统模型。 3、模型有效性和模型可信性相同吗？有何不同？模型的有效性可用实际系统数据和模型产生的数据之间的符合程度来度量。它分三个不同级别的模型有效：复制有效、预测有效和结构有效。不同级别的模型有效，存在不同的行为水平、状态结构水平和分解结构水平的系统描述。模型的可信度指模型的真实程度。一个模型的可信度可分为：在行为水平上的可信性，即模型是否重现真实系统的行为。在状态结构水平上可信性，即模型能否与真实系统在状态上互相对应，通过这样的模型可以对未来的行为进行唯一的预测。在分解结构水平上的可信性，即模型能否表示出真实系统内部的工作情况，而且是惟一表示出来。不论对于哪一个可信性水平，可信性的考虑贯穿在整个建模阶段及以后各阶段，必须考虑以下几个方面： 1在演绎中的可信性。2在归纳中的可信性。3在目的方面的可信性。 4、基于计算机建模方法论与一般建模方法论有何不同？（P32）经典的建模与仿真的主要研究思路，首先界定研究对象-实际系统的边界和建模目标，利用已有的数学建模工具和成果，建立相应的数学模型，并用计算装置进行仿真。这种经典的建

系统建模与仿真

一、基本概念 1、数字正弦载波调制在通信中不少信道不能直接传送基带信号，必须用基带信号对载波波形的某些参量进行控制，使得载波的这些参量随基带信号的变化而变化，即所谓数字正弦载波调制。 2、数字正弦载波调制的分类。在二进制时, 数字正弦载波调制可以分为振幅键控（ASK）、移频键控（FSK）和移相键控（PSK）三种基本信号形式。如黑板所示。 2、高斯白噪声信道二、实验原理 1、实验系统组成 2、实验系统结构框图

图 1 2FSK信号在高斯白噪声信道中传输模拟框图各个模块介绍p12 3、仿真程序 x=0:15;% x表示信噪比 y=x;% y表示信号的误比特率，它的长度与x相同FrequencySeparation=24000;% BFSK调制的频率间隔等于24KHz BitRate=10000;% 信源产生信号的bit率等于10kbit/s SimulationTime=10;% 仿真时间设置为10秒SamplesPerSymbol=2;% BFSK调制信号每个符号的抽样数等于2 for i=1:length(x)% 循环执行仿真程序 SNR=x(i);% 信道的信噪比依次取中的元素 sim('project_1');% 运行仿真程序得到的误比特率保存在工作区变量BitErrorRate中 y(i)=mean(BitErrorRate); end hold off% 准备一个空白的图 semilogy(x,y);%绘制的关系曲线图，纵坐标采用对数坐标三、实验结论

图 4 2FSK信号误比特率与信噪比的关系曲线图系统建模与仿真（二） ——BFSK在多径瑞利衰落信道中的传输性能一、基本概念多径瑞利衰落信道二、实验原理 1、实验系统组成

信号与系统simulink声音的录制播放滤波

综合训练② 实验内容：利用matlab中simulink工具，从计算机声卡中录取音频文件。在matlab中利用该音频文件，产生带回音的音频文件，要求回音产生的次数、间隔、大小可以调整，并通过simulink从声卡播放混有回音的音频文件。再设计去回音的系统，消除音频中的回音，在通过simulink从声卡播放消去回音的音频文件。实验步骤：一、利用simulink从声卡录取音频文件，并产生回声。分析：录取音频文件，则需要利用一个接收信号的装置和一个储存信号的装置。若要产生回声则需要一个信号的衰减和一个信号的延迟共同作用。如图所示，其中话筒型装置用来收集外部声音信号，通过一个放大器和一个延迟器，再与原信号共同叠加变成回声信号，其中右下角的装置用来收集声音信号。喇叭装的装置用来输出声音信号。（理论上也可以采用负反馈的方式来使原信号产生回声）

经过回声叠加以后产生的音频信号如图所示。二、消除音频中的回声分析：若要消除音频中的回声，则需要做一个滤波器，则先应该把其延迟和回声大小大概估计，然后将延迟的信号过滤掉。[y,fs,nbits]=wavread('output'); figure(1) r=xcorr(y); plot(r); grid on; title('y的自相关函数'); [u,v]=max(r); r1=r; r1(v-100:v+100,1)=0; [u1,v1]=max(r1); N=v-v1;%利用自相关函数求出回声延迟

a=[1,zeros(1,384),0.5]; b=1; z=filter(1,a,y); t=[0:441343]; figure(2),plot(t,z,'r',t,y,'b'),grid on; title('带回声的音频信号，回声衰减a=0.5'); xlabel('t'); sound(z,44100); 以上程序利用wavread读取声音信号，然后再对回声延迟和回声衰减进行估计。

通信系统建模与仿真课程设计

1 任务书试建立一个基带传输模型，采用曼彻斯特码作为基带信号，发送滤波器为平方根升余弦滤波器，滚降系数为0.5，信道为加性高斯信道，接收滤波器与发送滤波器相匹配。发送数据率为1000bps ，要求观察接收信号眼图，并设计接收机采样判决部分，对比发送数据与恢复数据波形，并统计误码率。另外，对发送信号和接收信号的功率谱进行估计。假设接收定时恢复是理想的。 2 基带系统的理论分析 2.1基带系统传输模型及工作原理基带系统传输模型如图1所示。发送滤波器传送信道接收滤波器 {an} n(t) 图1 基带系统传输模型 1）系统总的传输特性为(w)()()()H GT w C w GR w ，n （t ）是信道中的噪声。 2）基带系统的工作原理：信源是不经过调制解调的数字基带信号，信源在发送端经过发送滤波器形成适合信道传输的码型，经过含有加

性噪声的有线信道后，在接收端通过接收滤波器的滤波去噪，由抽样判决器进一步去噪恢复基带信号，从而完成基带信号的传输。 2.2 基带系统设计中的码间干扰及噪声干扰码间干扰及噪声干扰将造成基带系统传输误码率的提升，影响基带系统工作性能。 1）码间干扰及解决方案 a ) 码间干扰：由于基带信号受信道传输时延的影响，信号波形将被延迟从而扩展到下一码元，形成码间干扰，造成系统误码。 b) 解决方案： ① 要求基带系统的传输函数H(ω)满足奈奎斯特第一准则： 2(),||i i H w Ts w Ts Ts ππ+ =≤∑ 不出现码间干扰的条件：当码元间隔T 的数字信号在某一理想低通信道中传输时，若信号的传输速率位Rb=2fc （fc 为理想低通截止频率），各码元的间隔T=1/2fc ，则此时在码元响应的最大值处将不产生码间干扰。传输数字信号所要求的信道带宽应是该信号传输速率的一半:BW=fc=Rb/2=1/2T ② 基带系统的系统函数H(ω)应具有升余弦滚降特性。如图2所示:滚降系数：a=[(fc+fa)-fc]/fc

系统建模与仿真课程简介

系统建模与仿真开课对象：工业工程开课学期：6 学分：2学分；总学时：48学时；理论课学时：40学时；实验学时：0 学时；上机学时：8学时先修课程：概率论与数理统计教材：系统建模与发展，齐欢，王小平编著，清华大学出版社，2004.7 参考书：【1】离散事件系统建模与仿真，顾启泰，清华大学出版社【2】现代系统建模与仿真技术，刘兴堂，西北工业大学出版社【3】离散事件系统建模与仿真，王维平，国防科技大学出版社【4】系统仿真导论，肖田元，清华大学出版社【5】建模与仿真，王卫红，科学出版社【6】仿真建模与分析(Simulaton Modeling and Analysis)(3rd eds.)，Averill M. Law, W.David Kelton，清华大学出版社/McGraw-Hill 一、课程的性质、目的和任务建模与仿真是当代现代科学技术的主要内容，其技术已渗透到各学科和工程技术领域。本课程以一般系统理论为基础，让学生掌握适用于任何领域的建模与仿真的一般理论框架和基本方法。本课程的目的和任务是使学生： 1．掌握建模基本理论； 2．掌握仿真的基本方法； 3．掌握一种仿真语言及仿真软件； 4．能够运用建模与仿真方法分析、解决工业工程领域的各种常见问题。二、课程的基本要求 1．了解建模与仿真的作用和发展，理解组成要素。 2．掌握建模的几种基本方法，及模型简化的技术手段。 3．掌握建模的一般系统理论，认识随机数的产生的原因及统计控制方式。 4．能对离散事件进行仿真，并能分析运行结果。三、课程的基本内容及学时分配第一章绪论（3学时） 1．系统、模型、仿真的基本概念

MATLAB Simulink系统建模与仿真实验报告

MATLAB/Simulink 电力系统建模与仿真实验报告姓名：****** 专业：电气工程及其自动化班级：******************* 学号：*******************

实验一无穷大功率电源供电系统三相短路仿真 1.1 无穷大功率电源供电系统仿真模型构建运行MATLAB软件，点击Simulink模型构建，根据电路原理图，添加下列模块：（1）无穷大功率电源模块（Three-phase source）（2）三相并联RLC负荷模块（Three-Phase Parallel RLC Load）（3）三相串联RLC支路模块（Three-Phase Series RLC Branch）（4）三相双绕组变压器模块（Three-Phase Transformer (Two Windings)）（5）三相电压电流测量模块（Three-Phase V-I Measurement）（6）三相故障设置模块（Three-Phase Fault）（7）示波器模块（Scope）（8）电力系统图形用户界面（Powergui）按电路原理图连接线路得到仿真图如下： 1.2 无穷大功率电源供电系统仿真参数设置 1.2.1 电源模块设置三相电压110kV，相角0°，频率50Hz，接线方式为中性点接地的Y形接法，电源电阻0.00529Ω，电源电感0.000140H，参数设置如下图：

1.2.2 变压器模块变压器模块参数采用标幺值设置，功率20MVA，频率50Hz，一次测采用Y型连接，一次测电压110kV，二次侧采用Y型连接，二次侧电压11kV，经过标幺值折算后的绕组电阻为0.0033，绕组漏感为0.052，励磁电阻为909.09，励磁电感为106.3，参数设置如下图： 1.2.3 输电线路模块根据给定参数计算输电线路参数为：电阻8.5Ω，电感0.064L，参数设置如下图： 1.2.4 三相电压电流测量模块此模块将在变压器低压侧测量得到的电压、电流信号转变成Simulink信号，相当于电压、电流互感器的作用，勾选“使用标签（Use a label）”以便于示波器观察波形，设置电压标签“Vabc”，电流标签“Iabc”，参数设置如下图：

根据AMESim的气动系统建模与仿真技术研究

基于AMESim的气动系统建模与仿真技术研究（版本A）

本文主要内容如下 (1)推导气体的流量、温度和压力方程。 (2)基于AMESim对普通气动回路进行仿真分析。并推导气动系统常用元件的数学方程，在此基础上对气动元件及系统进行模型仿真分析。 (3)对气动比例位置系统进行建模与仿真研究，在系统仿真模型基础上进行故障仿真研究。最后探讨基于 AMESim 的气动比例位置系统实时仿真研究。

1.气动系统建模的理论基础气动系统和元件建模的首要任务就是要充分的明确空气的物理性质和空气的热力学性质，为准确的元件建模和系统仿真奠定基础。气动元件的结构是十分复杂的，但其中的基本规律和数学描述一般还是比较清楚的。经过前人的大量研究发现，气动系统的动态特性从本质上讲可以抽象为由一些基本环节所组成，比如放气环节、惯性环节和气容充气环节等等。而它们之间又是通过压力、力、位移、容积等参数相互关联相互影响的。 1.1 流量方程流量特性表示元件的空气流通能力，将直接影响气动系统的动态特性。所有的压力降取决于下面两个基本参数： a)声速流导 C(Sonic Conductance)——[null] b)临界压力比b(Critical Pressure Ratio)[S*m4/kg] ISO6358标准孔口——

标准体积流量设绝对温度T ，绝对压力p的工况下的体积流量为Q，基准状态和标准状态下的体积流量可表示为：空气压缩机的输出流量通常用换算到吸入口的大气状态下的体积流量来表示。以上公式同样适用于从吸入口的大气状态到基准或标准状态的换算。气动孔口流量在气动系统中，一般需要计算通过节流口的气体压力、流量、温度等参数，但是由于气体的可压缩性，气体在通过节流口时是个很复杂的过程，节流口前后的流道突然收缩或扩张，气体在孔口前后均会形成涡流，产生强烈的摩擦，因而机械能变成热能具有不可逆过程。同时，由于流体运动的极不规则，同一界面上的各点参数极不均匀。为了研究气体的流量特性，基本上可将阀中的节流口理想地等价为一个小孔或收缩喷嘴，并用小孔或者收缩喷嘴的流量特性来表示其流量特性。

实验三基于simulink通信系统仿真

实验三基于simulink通信系统的仿真一实验目的 1掌握simulink 仿真平台的应用。 2能对基本调制与解调系统进行仿真; 3 掌握数字滤波器的设计。二、实验设备计算机，Matlab软件三数字滤波器设计（1）、IIR数字滤波器设计 1、基于巴特沃斯法直接设计IIR数字滤波器例５.1：设计一个10阶的带通巴特沃斯数字滤波器，带通频率为100Hz到200Hz，采样频率为1000Hz，绘出该滤波器的幅频于相频特性，以及其冲击响应图 clear all; N=10; Wn=[100 200]/500; [b,a]=butter(N,Wn,’bandpass’); freqz(b,a,128,1000) figure(2) [y,t]=impz(b,a,101); stem(t,y) 2、基于切比雪夫法直接设计IIR数字滤波器例5.2：设计一个切比雪夫Ⅰ型数字低通滤波器，要求： Ws=200Hz,Wp=100Hz,Rp=3dB,Rs=30dB,Fs=1000Hz clear all; Wp=100; Rp=3;

Ws=200; Rs=30; Fs=1000; [N,Wn]=cheb1ord(Wp/(Fs/2),Ws/(Fs/2),Rp,Rs); [b,a]=cheby1(N,Rp,Wn); freqz(b,a,512,1000); 例5.3：设计一个切比雪夫Ⅱ型数字带通滤波器，要求带通范围100-250Hz，带阻上限为300Hz，下限为50Hz，通带内纹波小于3dB，阻带纹波为30 dB，抽样频率为1000 Hz，并利用最小的阶次实现。 clear all; Wpl=100; Wph=250; Wp=[Wpl,Wph]; Rp=3; Wsl=50; Wsh=300; Ws=[Wsl,Wsh]; Rs=30; Fs=1000; [N,Wn]=cheb2ord(Wp/(Fs/2),Ws/(Fs/2),Rp,Rs); [b,a]=cheby2(N,Rp,Wn); freqz(b,a,512,1000); 实验内容：1 设计一个数字信号处理系统，它的采样率为Fs＝100Hz，希望在该系统中设计一个Butterworth型高通数字滤波器，使其通带中允许的最小衰减为 0.5dB，阻带内的最小衰减为40dB，通带上限临界频率为30Hz，阻带下限临界频率为40Hz。 2 试设计一个带阻IIR数字滤波器，其具体的要求是：通带的截止频率：wp1＝650Hz、wp2＝850Hz；阻带的截止频率：ws1＝700Hz、ws2＝800Hz；通带内的最大衰减为rp

中山学院信号与系统实验——连续系统的Simulink仿真

电子科技大学中山学院学生实验报告院别：电子信息学院课程名称：信号与系统实验一、实验目的 1. 掌握连续系统的Simulink建模方法； 2. 掌握连续系统时域响应、频域响应的Simulink仿真方法。二、实验原理连续系统的Simulink仿真分析包括系统模型的创建和仿真分析两个过程。利用Simulink模块库中的有关功能模块创建的系统模型，主要有s域模型（例17-1）、传输函数模型（例17-2）和状态空间模型（例17-3）等形式。若将信号源子模块库（Sources）中某种波形的信号源（如正弦或阶跃信号源），加于系统模型的输入端，则在系统模型的输出端用示波器观察零状态响应的波形，如图17-1所示。图17-1 系统时域响应Simulink仿真的模型以Sources子模块库中的“In1”、Sinks 子模块库中的“Out1”分别作为系统模型的输入端和输出端，如图17-2所示。图17-2 系统响应Simulink仿真的综合模型建立图17-2形式的系统模型并保存之后，利用如下相应的命令，可得到系统的状态空间变量、频率响应曲线、单位阶跃响应和单位冲激响应的波形。 [A,B,C,D]=linmod(‘模型文件名’) %求状态空间矩阵，注意：‘模型文件名’不含扩展名 bode(A,B,C,D)；%绘制系统的频率特性曲线 bode(A,B,C,D, i u, ω0 : △ω : ω1)；%绘制系统在ω0 ~ ω1频率范围内、步长为△ω的频率特性曲线；i u为输入端口编号，一般取1 impulse(A,B,C,D)%绘制系统冲激响应的波形 impulse(A,B,C,D, i u, t0 : △t : t1) %绘制系统在t0 ~ t1时间范围内、步长为△t的冲激响应的波形 step(A,B,C,D)%绘制系统阶跃响应的波形 step(A,B,C,D, i u, t0 :△t : t1) %绘制系统在t0 ~ t1时间范围内、步长为△t的阶跃响应的波形以上命令，可以逐条在MATLAB命令窗口输入、执行，也可编写成M文件并运行，获得所需结果。 1. s域模型的创建和时域响应的Simulink仿真

基于MATLAB的信号与系统仿真及应用

本科毕业（论文）题目（中、英文） in The Signal System 分类号学号密级公开学校代码 1107044431 TN911.6 基于MATLAB 的信号系统仿真及应用 The Application of MATLAB in The Signal System 工科作者姓名指导教师学科门类专业名称电气工程及其自动化提交论文日期成绩评定二零一五年五月

摘要当前的科学信息技术正在日新月异的高速发展,而通过应用数字信号处理的方法，已成为一个非常重要的技术手段被广泛应用在通信、音频和图像、遥感，视频等领域。为了更好地了解信号与系统的基本理论和掌握其方法,从而更好地理解和掌握数字信号处理的理论知识,因此在实验过程中我们就需要通过MATLAB 计算机辅助设计平台。本论文主要探究MATALB在信号与系统中的连续信号和离散信号中的应用，主要从连续和离散两方面入手，进一步掌握信号系统中的相关知识。同时引进计算机软件—MATLAB,对信号系统二阶系统的时域和频域分析，通过它在计算机上对程序进行仿真，阐述信号与系统理论应用与实际相联系。以此激发学习兴趣，变被动接受为主动探知，从而提升学习效果，培养主动思维，学以致用的思维习惯，也可以让人们进一步了解MATLAB软件关键词：采样定理；MATLAB；信号与系统；抽样定理

Abstract Current, the rapid development of science and information technology are changing and through the application of digital signal processing method, has become a very important technology is widely used in communication, audio and video, remote sensing, video, etc. In order to better understand the basic theory of signal and system, and grasp the method, to better understand and master the theoretical knowledge of digital signal processing, so we need in the process of experiment by MATLAB computer aided design platform. This thesis mainly explores MATALB in signal and system, the application of discrete and continuous signals, mainly from the two aspects of the continuous and discrete, further to master relevant knowledge of signal system. Introduction of computer software - MATAB at the same time, the signal system of second order system time domain and frequency domain analysis, through its d on program on computer simulation, signal and system theory associated with the actual application. To stimulate interest in learning, change passive accept to active detection, so as to improve learning effect, active thinking, to practice habits of thinking, also can let people learn more about MATLAB software. Key words:Sampling theorem; MATLAB; Signals and systems; The sampling theorem

第一章系统建模与仿真概述

第一章系统建模与仿真概述系统：系统是由两个以上相互区别或相互作用的单元有机的结合在起来，完成某一功能的综合体。系统的特征：1.系统的整体性 2.系统的层次性 3.系统的相关系 4.系统的目的性 5.系统对环境的适应性系统：模型：模型是对系统的特征要素，有关信息和变化规律的一种抽象表述、它反映了系统某些本质属性，描述了系统各要素间的相互关系，系统与环境之间的相互作用。模型的意义：1.客观实体系统很难做试验，或者根本不能做实验。 2.对象问题虽然可以做试验，但是利用模型更便于理解。 3.模型易于操作，利用模型的参数变化来了解现实问题的本质和规律更加经济方便。系统模型的种类：抽象模型和形象模型抽象模型：数学模型图形模型计算机模型概念模型形象模型：模拟模型实体模型建立模型的步骤： 1.弄清问题，掌握实际情况 2.搜集资料 3.确定因素之间的关系 4.构造建模 5.求解模型 6.检验模型的正确性系统建模预防针的一般方法和步骤（P17）仿真的发展趋势：建模方法面对对象仿真分布交互仿真人工智能与计算机仿真虚拟现实仿真 Internet网上仿真第二章商贸物流系统建模与仿真商贸流通在社会经济中的地位与作用：1，商贸流通是连接生产和消费的纽带； 2，商贸流通对生产具有反作用； 3，商贸流通是国民经济现代化的支柱。商贸活动的内容： 1，商流，对象物所有权转移的活动称为商流。 2，物流，是指事物从供给方向需求方的转移。

3，资金流，主要是指资金流的转移过程，包括付款，转账等过程，是整个商贸活动的目的。 4，信息流，指商品信息的提供，商品促销信息，技术支持，售后服务等内容，也包括诸如询单价，报单价，付款通知单，转账通知单等商业贸易单证以及交易方的支付能力和支付信誉。预测：所谓预测就是人们对某一不确定的或未知事件的表述。预测的作用：从变化的事物中找出使事物发生变化的变化的固有规律，寻找和研究各种变化现象的背景及其演变的逻辑关系，从而去揭示事物未来的面貌。判断预测方法：一，部门负责人评判预测法；二，销售人员估计法；三，德尔菲法；四，历时类比法。德尔菲法：依靠技术专家小组背靠背景来判断，来代替面对面的会议，是不同专家将分歧的幅度和理由都能够表达出来，经过客观分析以求达到客观规律的一致意见。时间序列预测技术：一，移动平均预测法（计算题p30例2）；二，指数平均预测法。 DRP：是分销需求计划的简称，它是MRP原理和技术在流通领域中的应用。该技术主要解决分销物资的应用和调度问题，其基本目标是合理进行分销物资和资源配置，以达到既有效地满足市场需求优势的配置费用最省的目的。 *DRP的基本概念 1.库存：指仓库或物流中心实际存在的物资数量。 2.安全库存：为便于生产经营活动正常进行，防止因需求货供应的波动引起缺货或停工待料，经常在仓库各项目保持一定数量的计划库存量，成为安全库存。 3.期初和期末库存：指在论述的时间段开始和结束时本单位的实际库存。 4.进货提前期：指从发出订货到所定货物运回并入库所需要的时间长度。 5.送货提前期：指从接收订单到货物送到用户手中并接收入库的时间长度。 6.在途物资：指供应商已经接受订单备货，但尚未来到本单位入库的物资。 7.订货批量：指一次订货所订的物资数量。 8.时间周期：就是根据实际需要划分的时间段信息，如一日，周，月划分。 9.计划期：是指DRP尽心运算的整个时间段，可能是一个月，一个季度或一年，他可划分为几个计划周期。 10.物流中心：从事物流活动的具有完善的信息网络的场所或组织。 BOD简介：B OD是MRP中物料清单BOM的概念和结构在分销领域的运用，它同BOM在产品结构树中连接各零件和成品一样，在供应方和各个需求方之间架起了一座沟通的桥梁。 DRP在分销网络中的运作原理（p43DRP原理图）

信号与系统课程设计报告书

信号与系统课程设计 ——利用matlab实现信号的取样与重构学院: 工业大学城市学院专业班级：通信工程C131班姓名：穆永欢学号：138213 指导老师：安亚军

目录摘要 (1) 第一章概述 (1) 第二章设计过程 (2) 2.1设计目的 (2) 2.2设计原理 (2) 2.2.1.MATLAB的介绍 (2) 2.2.2连续时间信号 (3) 2.2.3采样定理 (3) 2.2.4信号重构 (4) 2.3设计容 (4) 2.3.1Sa(t)的临界采样及重构 (4) 2.3.2Sa(t)的过采样及重构 (6) 2.3.3Sa(t)的欠采样及重构 (8) 第三章设计结果分析 (10) 第四章心得体会 (11) 参考文献 (12)

摘要：本次课程设计以信号与系统和数字信号处理这两门理论与实践紧密结合的课程为基础，经过两个学期的理论学习和上机实验后我们已初步掌握MATLAB软件，通过课程设计更加有助于我们进一步理解和巩固所学知识，学习应用MATLAB 软件的仿真技术，初步掌握线性系统的设计方法，提高分析和解决实际问题的能力，培养独立工作能力。本实验设计是利用MATLAB实现信号的抽样与重构仿真。通过对该连续的Sa 信号进行抽样，在满足采样定理和不满足采样定理即过抽样和欠抽样两种情况下对连续的Sa信号和采样信号进行频谱分析【关键词】：信号采样 MATLAB 采样周期频谱信号重构第一章概述：针对连续信号的采样与重构问题,利用MATLAB仿真软件平台,仿真不同条件下连续信号的采样信号时域波形和采样后信号频谱、重构信号时域波形和重构后误差波形图。通过对采样周期对采样频谱叠加和信号重构精度的影响、以及信号被采样前后在频域的变化对比分析,得出在不同采样频率的条件下,对应采样信号的时域、频域特性以及重构信号与误差信号也随之产生变化,连续信号可以完全恢复过来。本次课程设计应用MATLAB实现连续信号的采样与重构仿真，了解MATLAB软件，学习应用MATLAB软件的仿真技术。它主要侧重于某些理论知识的灵活运用，以及一些关键命令的掌握，理解，分析等。初步掌握线性系统的设计方法，培养独立工作能力。加深理解采样与重构的概念，掌握利用MATLAB分析系统频率响应的方法和掌握利用MATLAB实现连续信号采用与重构的方法。计算在临界采样、过采样、欠采样三种不同条件下重构信号的误差，并由此总结采样频率对信号重构误差的影响。

信号与系统仿真实验指导书

实验指导书

实验1 MATLAB基本操作一、实验目的 1．熟悉MATLAB实验环境，练习MATLAB命令、m文件、Simulink的基本操作。 2．利用MATLAB编写程序进行矩阵运算、图形绘制、数据处理等。 3．利用Simulink建立系统的数学模型并仿真求解。二、实验原理 MATLAB环境是一种为数值计算、数据分析和图形显示服务的交互式的环境。MATLAB有3种窗口，即：命令窗口（The Command Window）、m-文件编辑窗口（The Edit Window）和图形窗口（The Figure Window）。Simulink 是MATLAB的一个部件，它为MATLAB用户提供了一种有效的对反馈控制系统进行建模、仿真和分析的方式。而Simulink另外又有Simulink模型编辑窗口。 1．命令窗口（The Command Window）当MATLAB启动后，出现的最大的窗口就是命令窗口。用户可以在提示符“>>”后面输入交互的命令，这些命令就立即被执行。在MATLAB中，一连串命令可以放置在一个文件中，不必把它们直接在命令窗口内输入。在命令窗口中输入该文件名，这一连串命令就被执行了。因为这样的文件都是以“.m”为后缀，所以称为m文件。 2．m文件编辑窗口（The Edit Window）我们可以用m文件编辑窗口来产生新的m文件，或者编辑已经存在的m文件。在MATLAB主界面上选择菜单“File/New/M-file”就打开了一个新的m文件编辑窗口；选择菜单“File/Open”就可以打开一个已经存在的m文件，并且可以在这个窗口中编辑这个m文件。 3．图形窗口（The Figure Window）图形窗口用来显示MATLAB程序产生的图形。图形可以是2维的、3维的数据图形，也可以是照片等。 4．Simulink的启动方式：启动运行Simulink有两种方式：（1）在Command window中，键入simulink，回车。（2）单击工具栏上Simulink图标。启动Simulink后，

物流系统建模与仿真软件简介

一、物流系统建模与仿真软件简介由于物流系统变得越来越复杂并且内部关联性越来越强。仿真是公司检验其物流系统及决策是否真的高效的唯一可用技术了。在设计一个新的工厂或系统，对已由系统添加新设备或重新优化，仿真都是非常必要的。同时仿真还用来提供直觉的和经验的决策支持。在当今市面上，仿真可用使用专用软件来实现。由于存在着如此多的仿真软件，如何正确的选择软件至关重要。下面列举出典型的系统仿真软件[3]。软件名称简介（1）20-sim 20-sim是由Twente大学控制实验室开发的运行于Windows系统下的建模与仿真软件。作为著名软件包TUTSIM的后续产品，它完全支持图形建模，让用户在直观和友善的方式对动态系统进行设计和分析，同MATLAB和Simulink可以方便的进行建模与仿真的交互。使用20-sim，我们可以仿真动态系统（例如电力、机械、水动力系统或它们的组合系统）的各种行为。（2）arena该软件可以用来模拟服务、制造、运输、物流、供应链和其它系统。（3）Automod该软件提供了真实的三维虚拟现实动画，使得仿真模型非常用以理解；提供了高级的特征让用户可以仿真复杂的活动，如机器人、设备工具、生产线等的运动和转动。该软件还为用户提供了一套基于专家系统的物料搬运系统，它是根据工业自动化的真实运行经验开发的。这些包括输送链、自动存储和检索系统，桥式起重机等。（4）Awesim Awesim提供生产系统动态模型的仿真机。动画使用图形界面构建，用户可以对交互式仿真进行特定的控制。（5）Easy5由波音公司开发的用来模拟和仿真包含水力、风力、机械、热、电子和数字等子系统的动态系统软件包。包括了一整套控制系统建模、分析和设计功能。（6）Idef该软件是一种流程图析软件，可以非常容易的适用流程图来绘制和表述流程。它能够提供比传统流程图更多的信息。流程中包含的流程、流程约束、人和其他资源能够被整合到一起。（7）Intrax该软件能够提供许多被建模和仿真实际流程的管理决策。它能够被用来执行战略（同战略视图，同步价值链视图相符合的现实），流程改善（工序改善、生产力改善、节约循环时间），同步价值链（动态视觉，同步约束）和日常运作（可对比的运作替代方案，短期变化影响力的检验）等的模拟和仿真。（8）Manufacturing Engineering 该软件提供离散仿真功能来解决制造问题和设计制造方案。它在广阔的应用领域中预测产出率，人工和其他的绩效。（9）Matlab该软件是组合的数字计算、高级图形技术和可视化、高级编程语言的集成计算机算环境。Simulink式用来对动态系统进行建模、仿真和分析的交互式工具。它可以构建图形化的结构图，模拟动态系统，评估系统绩效和精炼设计。（10）Modsim该软件可以用来仿真像港口，铁路网和航空管制等的管理模型。还可以用来仿真制造系统。（11）Promodel该软件可以对制造系统、仓储系统和物流系统的评估、规划或重新设计进行仿真。典型应用包括精益制造的实施，周期事件的降低，设备投资决策，产出率和能力分析，识别和排除瓶颈，资源分配等。

信号与系统研究性学习手册

《信号与系统》课程研究性学习手册姓名学号同组成员指导教师时间

信号的时域分析专题研讨【目的】 (1) 掌握基本信号及其特性，了解实际信号的建模。 (2) 掌握基本信号的运算，加深对信号时域分析基本原理和方法的理解，并建立时频之间的感性认识。 (3) 学会仿真软件MA TLAB的初步使用方法，掌握利用MATLAB进行信号表示和信号运算。【研讨内容】题目1：基本信号的产生，语音的读取与播放 1）生成一个正弦信号，改变正弦信号的角频率和初始相位，观察波形变化，并听其声音的变化。 2）生成一个幅度为1、基频为2Hz、占空比为50%的周期方波。 3）观察一定时期内的股票上证指数变化，生成模拟其变化的指数信号。 4）分别录制一段男声、女声信号，进行音频信号的读取与播放，画出其时域波形。【温馨提示】 (1)利用MATLAB函数wavread(file)读取.wav格式文件。 (2)利用MATLAB函数sound(x, fs)播放正弦信号和声音信号。【题目分析】【仿真程序】【仿真结果】【结果分析】提示：应从以下几方面对结果进行分析： (1) 随着正弦信号角频率的变化，其波形有什么变化，听到的声音又有变化？它们之间有什么关系？ (2) 男声和女声信号的时域波形有什么区别？【自主学习内容】【阅读文献】【发现问题】(专题研讨或相关知识点学习中发现的问题)：根据声音信号的什么特征能有效区分出男声和女声？【问题探究】

【研讨内容】题目2：信号的基本运算（语音信号的翻转、展缩） 1）将原始音频信号在时域上进行延展、压缩， 2）将原始音频信号在时域上进行幅度放大与缩小， 3）将原始音频信号在时域上进行翻转，【题目分析】【仿真程序】【仿真结果】【结果分析】【自主学习内容】【阅读文献】【发现问题】(专题研讨或相关知识点学习中发现的问题)：【问题探究】