实验一求线性时不变系统的输出

实验一求线性时不变系统的输出
实验一求线性时不变系统的输出

实验一、求线性时不变系统的输出

一、实验目的:学习用线性卷积法求网络输出的方法。

二、实验原理:

一般网络或系统用线性常系数差分方程描述,如果已知差分方程和输入信号,用递推法求解差分方程或者求网络输出,最适合用计算计求解。

三、实验内容

(一)用递推法求解差分方程:

实验编程:

%yn=0.9y(n-1)+x(n)

%x(n)=R_10(n),y(-1)=1;

%x(n)=R_10(n),Y(-1)=0;

xn=[ones(1,10),zeros(1,30)];

ys=1;

B=1;A=[1,-0.9];

xi=filtic(B,A,ys);

yn=filter(B,A,xn,xi);

n=0:length(yn)-1;

subplot(1,2,1);stem(n,yn,'.')

title('初始条件y(-1)=1,输出y(n)');xlabel('n');ylabel('y(n)');

ys2=0;

xi2=filtic(B,A,ys2);

yn2=filter(B,A,xn,xi2);

n2=0:length(yn2)-1;

subplot(1,2,2);stem(n,yn,'.')

title('初始条件y(-1)=0,输出y(n)');xlabel('n');ylabel('y(n)'); 运行结果如下图:

(二)用线性卷积法求网络输出:

1、实验编程:

n=0:30;

hn=0.9.^n;

xn=[ones(1,10),zeros(1,20)];

n1=0:59;

yn=conv(hn,xn);

stem(n1,yn,'.')

xlabel('n');ylabel('y(n)');

2、运行结果如下图:

线性控制第二章答案

2.1 Consider the memoryless system with characteristics shown in Fig 2.19, in which u denotes the input and y the output. Which of them is a linear system? Is it possible to introduce a new output so that the system in Fig 2.19(b) is linear? Figure 2.19 Translation: 考虑具有图2.19中表示的特性的无记忆系统。其中u 表示输入,y 表示输出。 下面哪一个是线性系统?可以找到一个新的输出,使得图2.19(b)中的系统是线性 的吗? Answer: The input-output relation in Fig 2.1(a) can be described as: u a y *= Here a is a constant. It is a memoryless system. Easy to testify that it is a linear system. The input-output relation in Fig 2.1(b) can be described as: b u a y +=* Here a and b are all constants. Testify whether it has the property of additivity. Let: b u a y +=11* b u a y +=22* then: b u u a y y *2)(*)(2121++=+ So it does not has the property of additivity, therefore, is not a linear system. But we can introduce a new output so that it is linear. Let: b y z -= u a z *= z is the new output introduced. Easy to testify that it is a linear system. The input-output relation in Fig 2.1(c) can be described as: u u a y *)(= a(u) is a function of input u . Choose two different input, get the outputs: 111*u a y =

信号与线性系统题解 阎鸿森 第二章

信号与线性系统题解 阎鸿森 第二章 习题答案 2.1 (1) 已知连续时间信号()x t 如图P2.1(a)所示。试画出下列各信号的波形图,并加以标 注。 (a) (2)x t - (b) (1)x t - (c) (22)x t + (2) 根据图P2.1(b)所示的信号()h t ,试画出下列各信号的波形图,并加以标注。 (a) (3)h t + (b) (2)2 t h - (c) (12)h t - (3) 根据图P2.1(a)和(b)所示的()x t 和()h t ,画出下列各信号的波形图,并加以标注。 (a) ()()x t h t - (b) (1)(1)x t h t -- (c) (2)(4)2 t x h t -+ 图P2.1 解:(1) 各信号波形如下图所示:

(a) (b)(c) 1 2 (2)x t -(1)x t -(22)x t +t t t 22 22111 11210 01 -1-1 -2 -2 -3 5 (2) 各信号波形如下图所示: (a) (b)(c) 12 12 -32 (3)h t +(2)2t h -(12) h t -t t t 00 1 1 1 12468 1-2-3-4-5- (3) 各信号波形如下图所示: ()()x t h t -(1)(1)x t h t --(2)2 t x -(a) (b) (c) t t t ∴(2/2)(4)0 x t h t -+=00 111112 2222 2 1-1-4 6 2 - 2.2 已知信号(52)x t -的波形图如图P2.2所示,试画出()x t 的波形图,并加以标注。 (52) x t -t 3252 1123 图P2.2 解:波形如下图所示:

南航金城信号与线性系统课后答案 第二章 连续系统的时域分析习题解答

X 第二章 连续系统的时域分析习题解答 2-1 图题2-1所示各电路中,激励为f (t ),响应为i 0(t )和u 0(t )。试列写各响应关于激励微分算子方程。 解: . 1)p ( ; )1(1)p ( , 111 , 1 111)( )b (; 105.7)625(3 102 ; )(375)()6253(4) ()()61002.041( )a (0202200 204006000f i p f p u p f p p p u i f p p p p p f t u pf i p pu i t f t u p t f t u p =+++=++?++=+=+++= ++= ?=+??==+?=++-- 2-2 求图题2-1各电路中响应i 0(t )和u 0(t )对激励f (t )的传输算子H (p )。 解:. 1 )()()( ; 11)()()( )b (; 625 3105.7)()()( ; 6253375)()()( )a (22 0 20 40 0 +++==+++== +?==+== -p p p p t f t i p H p p p t f t u p H p p t f t i p H p t f t u p H f i f u f i f u 2-3 给定如下传输算子H (p ),试写出它们对应的微分方程。 . ) 2)(1() 3()( )4( ; 323)( )3(; 3 3)( )2( ; 3)( )1( +++=++=++=+= p p p p p H p p p H p p p H p p p H 解:; 3d d 3d d )2( ; d d 3d d )1( f t f y t y t f y t y +=+=+ . d d 3d d 2d d 3d d )4( ; 3d d 3d d 2 )3( 2222t f t f y t y t y f t f y t y +=+++=+ 2-4 已知连续系统的输入输出算子方程及0– 初始条件为: . 4)(0y ,0)(0y )y(0 ),()2(1 3)( )3(; 0)(0y ,1)(0y ,0)y(0 ),()84() 12()( )2(; 1)(0y ,2)y(0 ),()3)(1(4 2)( )1(---2 ---2 --=''='=++==''='=+++-=='=+++= t f p p p t y t f p p p p t y t f p p p t y f (u 0(t ) (b) u 0(t ) (a) 图题2-1

实验二线性时不变系统,信号与系统,南京理工大学紫金学院实验报告

信号与系统实验报告 实验名称: 线性时不变系统 姓名: 学号: 班级:通信 时间:2013.5 南京理工大学紫金学院电光系

一、 实验目的 1、 掌握线性时不变系统的特性; 2、 学会验证线性时不变系统的性质。 二、实验基本原理 线性时不变系统具有如下的一些基本特性。 1.线性特性(包含叠加性与均匀性) 对于给定的系统,11()()x t t 、y 和22()()x t t 、y 分别代表两对激励与响应。 对于叠加性:当11()()x t y t ??→,22()()x t y t ??→ 则1212()()()()x t x t y t y t +??→+ 图2.1 对于均匀性: 当()()x t y t ??→, 则()()kx t ky t ??→,0k ≠ 图2.2 综合以上,则当激励是1122()()k x t k x t ?+?时,则对应的响应为 1122()()k y t k y t ?+?。对于线性时不变系统,如果起始状态为零,则系统满足叠加 性与均匀性(线性性)。 2.时不变特性 对于时不变系统, 当11()()x t t ??→y , 则1010()()x t t t t -??→-y

图2.3 3. 微分特性 对于线性时不变系统,当()()x t t ??→y 则 ()() dx t dy t dt dt ??→ 图2.4 4. 因果性 因果系统是指系统在时刻0t 的响应只与0t t =和0t t <时刻的输入有关。 也就是说,激励是产生响应的原因,响应是激励引起的后果,这种特性称为因果性。通常由电阻器、电感线圈、电容器构成的实际物理系统都是因果系统。 二、 实验内容及结果 记录实验过程中的输入输出波形。 1、线性特性 1).叠加性观察 (1) 设置信号产生模块为模式3(11) ; (2) 用按键1使对应的“信号A 组”的输出1-x 2信号(信号A 组的信号输出指示灯为001011):记录波形为x1(t )

信号与系统 线性时不变系统实验报告

信号与系统实验报告 实验名称:线性时不变系统 姓名: 学号: 班级: 时间:

一、 实验目的 1、 掌握线性时不变系统的特性; 2、 学会验证线性时不变系统的性质。 二、实验基本原理 线性时不变系统具有如下的一些基本特性。 1.线性特性(包含叠加性与均匀性) 对于给定的系统,11()()x t t 、y 和22()()x t t 、y 分别代表两对激励与响应。 对于叠加性:当11()()x t y t ??→,22()()x t y t ??→ 则1212()()()()x t x t y t y t +??→+ 图2.1 对于均匀性: 当()()x t y t ??→, 则()()kx t ky t ??→,0k ≠ 图2.2 综合以上,则当激励是1122()()k x t k x t ?+?时,则对应的响应为 1122()()k y t k y t ?+?。对于线性时不变系统,如果起始状态为零,则系统满足叠加 性与均匀性(线性性)。 2.时不变特性 对于时不变系统, 当11()()x t t ??→y , 则1010()()x t t t t -??→-y

图2.3 3. 微分特性 对于线性时不变系统,当()()x t t ??→y 则 ()() dx t dy t dt dt ??→ 图2.4 4. 因果性 因果系统是指系统在时刻0t 的响应只与0t t =和0t t <时刻的输入有关。 也就是说,激励是产生响应的原因,响应是激励引起的后果,这种特性称为因果性。通常由电阻器、电感线圈、电容器构成的实际物理系统都是因果系统。 二、 实验内容及结果 记录实验过程中的输入输出波形。 1、线性特性 1).叠加性观察 (1) 设置信号产生模块为模式3(11) ; (2) 用按键1使对应的“信号A 组”的输出1-x 2信号(信号A 组的信号输出指示灯为001011):记录波形为x1(t )

信号与线性系统题解第二章

第二章习题答案 收集自网络 2.1 (1) 已知连续时间信号()x t 如图P2.1(a)所示。试画出下列各信号的波形图,并加以标 注。 (a) (2)x t - (b) (1)x t - (c) (22)x t + (2) 根据图P2.1(b)所示的信号()h t ,试画出下列各信号的波形图,并加以标注。 (a) (3)h t + (b) (2)2 t h - (c) (12)h t - (3) 根据图P2.1(a)和(b)所示的()x t 和()h t ,画出下列各信号的波形图,并加以标注。 (a) ()()x t h t - (b) (1)(1)x t h t -- (c) (2)(4)2 t x h t -+ 图P2.1 解:(1) 各信号波形如下图所示:

(a) (b)(c) 1 2 (2)x t -(1)x t -(22)x t +t t t 22 22111 11210 01 -1-1 -2 -2 -3 5 (2) 各信号波形如下图所示: (a) (b)(c) 12 12 -32 (3)h t +(2)2t h -(12) h t -t t t 00 1 1 1 12468 1-2-3-4-5- (3) 各信号波形如下图所示: ()()x t h t -(1)(1)x t h t --(2)2 t x -(a) (b) (c) t t t ∴(2/2)(4)0 x t h t -+=00 111112 2222 2 1-1-4 6 2 - 2.2 已知信号(52)x t -的波形图如图P2.2所示,试画出()x t 的波形图,并加以标注。 (52) x t -t 3252 1123 图P2.2 解:波形如下图所示:

MATLAB实验报告——运用MATLAB求解和分析线性时不变系统资料

MATLAB实验报告 课程名称 MATLAB程序设计实验日期 2015 年 05 月 11 日学生姓名学号班级 实验名称运用MATLAB求解和分析线性时不变系统 实验仪器MATLAB7.1 Windows XP 实验目的1.熟悉线性时不变LTI系统在典型激励信号下的响应及其特征。 2.掌握线性LTI系统单位冲激响应的求解方法。 3.熟悉MATLAB的相关函数的调用格式和作用。 4.会用MATLAB对系统进行时域分析。 实验基本原理1.Impulse函数 功能:计算并画出系统的冲激响应。 调用格式: Impulse(sys):其中sys 可以是利用命令tf,zpk或ss建立的系统函数。 Impulse(sys,t)计算并画出系统在向量t定义的时间内的冲激响应。Y=impulse(sys,t):保存系统的输出值。 2.Step函数 功能:计算并画出系统的阶跃响应曲线。

调用格式: Step(sys):其中sys可以是利用命令tf,zpk,或ss 建立的系统。 Step(sys,t):计算并画出系统在向量t定义的时间内的阶跃响应。 3.Lsim函数 功能:计算并画出系统在任意输入下的零状态响应。 调用格式: Lsim(sys,x,t):其中sys可以是利用命令tf,zpk或ss建立的系统函数,x是系统的输入,t定义的是时间范围。 Lsim(sys,x,t,zi):计算出系统在任意输入和零状态下的全响应,sys必须是状态空间形式的系统函数,zi是系统的原始状态。 4.roots函数 功能:计算齐次多项式的根。 调用格式: r=roots(b):计算多项式b的根,r为多项式的根。 5.impz函数 功能: 求离散系统单位脉冲响应,并绘制其时域波形。 调用格式:impz(b ,a) :以默认方式绘出向量a , b 定义的离散系统的单位脉冲响应的离散时域波形. impz(b ,a ,n) :绘出由向量a , b定义的离散系统在0—n (n必须为整数)离散时间范围内的单位序列响应的时域波形. impz(b ,a ,n1:n2) : 绘出由向量a , b定义的离散系统在n1—n2

离散线性时不变系统分析

实验六 离散线性时不变系统分析 一、 实验目的 1. 掌握离散LSI 系统的单位序列响应、单位阶跃响应和任意激励下响应的MATLAB 求解方法。 2. 掌握离散LSI 系统的频域分析方法; 3. 掌握离散LSI 系统的复频域分析方法; 4. 掌握离散LSI 系统的零极点分布与系统特性的关系。 二、实验原理及方法 1. 离散LSI 系统的时域分析 描述一个N 阶线性时不变离散时间系统的数学模型是线性常系统差分方程,N 阶LSI 离散系统的差分方程一般形式为 ) ()(0 0i n x b k n y a M i i N k k -=-∑∑== (6.1) 也可用系统函数来表示 12001212120()()()()()1M i M i i M N N k N k k b z b b z b z b z Y z b z H z X z a z a z a z a z a z ----=----=++++====++++∑∑ (6.2) 系统函数()H z 反映了系统响应和激励间的关系。一旦上式中k a ,i b 的数据确定了,系统的性质也就确定了。特别注意0a 必须进行归一化处理,即01a =。 对于复杂信号激励下的线性系统,可以将激励信号在时域中分解为单位序列或单位阶跃序列的线性叠加,把这些单元激励信号分别加于系统求其响应,然后把这些响应叠加,即可得到复杂信号作用于系统的零状态响应。因此,求解系统的单位序列响应和单位阶跃响应尤为重要。由图6-1可以看出一个离散LSI 系统响应与激励的关系。 图6-1 离散LSI 系统响应与激励的关系 (1) 单位序列响应(单位响应) 单位响应()h n 是指离散LSI 系统在单位序列()n δ激励下的零状态响应,因此()h n 满足线性常系数差分方程(6.1)及零初始状态,即 00()()N M k i k i a h n k b n i δ==-=-∑∑, (1)(2)0h h -=-== (6.3) 按照定义,它也可表示为 ()()()h n h n n δ=* (6.4) 对于离散LSI 系统,若其输入信号为()x n ,单位响应为()h n ,则其零状态响应()zs y n 为 ()()*()zs y n x n h n = (6.5) 可见,()h n 能够刻画和表征系统的固有特性,与何种激励无关。一旦知道了系统的单位响应()h n ,就可求得系统对任何输入信号()x n 所产生的零状态响应()zs y n 。 MATLAB 提供了专门用于求连续系统冲激响应的函数impz(),其调用格式有

信号与线性系统分析习题答案_(吴大正_第四版__高等教育出版社)

第一章 信号与系统(二) 1-1画出下列各信号的波形【式中)() (t t t r ε=】为斜升函数。 (2)∞<<-∞=-t e t f t ,)( (3))()sin()(t t t f επ= (4))(sin )(t t f ε= (5))(sin )(t r t f = (7))(2)(k t f k ε= (10))(])1(1[)(k k f k ε-+= 解:各信号波形为 (2)∞<<-∞=-t e t f t ,)(

(3))()sin()(t t t f επ= (4))(sin )(t t f ε=

(5)) t f= r ) (sin (t (7)) f kε = t ) ( 2 (k

(10))(])1(1[)(k k f k ε-+= 1-2 画出下列各信号的波形[式中)()(t t t r ε=为斜升函数]。 (1))2()1(3)1(2)(-+--+=t t t t f εεε (2))2()1(2)()(-+--=t r t r t r t f (5) )2()2()(t t r t f -=ε (8))]5()([)(--=k k k k f εε

(11))]7()()[6 sin( )(--=k k k k f εεπ (12))]()3([2)(k k k f k ---=εε 解:各信号波形为 (1) )2()1(3)1(2)(-+--+=t t t t f εεε (2) )2()1(2)()(-+--=t r t r t r t f

(5) )2()2()(t t r t f -=ε (8) )]5()([)(--=k k k k f εε

信号与线性系统题解第二章

信号与线性系统题解第二章

第二章习题答案 收集自网络 2.1 (1) 已知连续时间信号()x t 如图P2.1(a)所示。 试画出下列各信号的波形图,并加以标注。 (a) (2)x t - (b) (1) x t - (c) (22) x t + (2) 根据图P2.1(b)所示的信号()h t ,试画出下 列各信号的波形图,并加以标注。 (a) (3)h t + (b) (2)2t h - (c) (12) h t - (3) 根据图P2.1(a)和(b)所示的()x t 和()h t ,画 出下列各信号的波形图,并加以标注。 (a) ()() x t h t - (b) (1)(1)x t h t -- (c) (2)(4)2t x h t -+

图P2.1 解:(1) 各信号波形如下图所示: (a)(b)(c) 1 2 (2)x t -(1)x t -(22)x t +t t t 22 22111 11210 01 -1-1 -2 -2 -3 5 (2) 各信号波形如下图所示: (a)(b)(c) 12 12 -32 (3)h t +(2)2t h -(12) h t -t t t 00 1 1 1 12468 1-2-3-4-5- (3) 各信号波形如下图所示:

()()x t h t -(1)(1)x t h t --(2) 2 t x -(a)(b) (c) t t t ∴(2/2)(4)0 x t h t -+=00 111112 2222 2 1-1-4 62 - 2.2 已知信号(52)x t -的波形图如图P2.2所示,试画出()x t 的波形图,并加以标注。 (52) x t -t 3252 1123 图P2.2 解:波形如下图所示: 32 52 (52)x t -(5)x t -(5) x t +()x t t t t t 0001111111 2 2233 456 1-2-3-4-5-6- 2.3 (1) 已知离散时间信号()x n 如图P2.3(a)所 示,试画出下列各信号的波形图,并加以标注。 (a) (4) x n - (b) (21) x n +

信号与线性系统题解——阎鸿森-第二章作业

信号与线性系统题解 阎鸿森 第二章 习题 2.1 (1) 已知连续时间信号()x t 如图P2.1(a)所示。试画出下列各信号的波形图,并加以标 注。 (a) (2)x t - (b) (1)x t - (c) (22)x t + (2) 根据图P2.1(b)所示的信号()h t ,试画出下列各信号的波形图,并加以标注。 (a) (3)h t + (b) (2)2 t h - (c) (12)h t - 图P2.1 2.2 已知信号(52)x t -的波形图如图P2.2所示,试画出()x t 的波形图,给出步骤,并加以标注。 (52) x t -t 3252 1123 图P2.2

2.3 (1) 已知离散时间信号()x n 如图P2.3(a)所示,试画出下列各信号的波形图,并加以标 注。 (a) (4)x n - (b) (21)x n + (c) (),?()30,n x n x n n ??=???其他 (2) 对图P2.3(b)所示的信号()h n ,试画出下列个信号的波形,并加以标注。 (a) (2)h n - (b) (2)h n + (c) (2)(1)h n h n ++-- () x n n () h n n 12 12-32 32 -1 2 (a) (b) 4 -1-1-1-2 -00111 22334 4 21 图P2.3 2.4 画出图P2.4所给各信号的奇部和偶部。 () x t t () x t t (a) (b) 0011 21 12-1-

图P2.4 2.5 已知()x n 如图P2.5所示,设: 12()(2) (/2),()0,y n x n x n n y n n =?=? ?偶奇 画出1()y n 和2()y n 的波形图。 () x n n 4 -1-011 2234 图P2.5 2.7 判断下列各信号是否是周期信号,如果是周期信号,求出它的基波周期。 (a) ()2cos(3/4)x t t π=+ (b) ()cos(8/72)x n n π=+ (c) (1) ()j t x t e π-= (d) (/8) ()j n x n e π-= (j) ()2cos(/4)sin(/8)2sin(/2/6)x n n n n ππππ=+-+ 解:(a )周期信号 T=2π/3 (b )周期信号 ∵Ω=8π/7 ∴N=7 (c )周期信号 T=2 (d )非周期信号 因为(8-π)是无理数 (j )周期信号 N=16 2.12 根据本章的讨论,一个系统可能是或者不是:①瞬时的;②时不变的;③线性的;④ 因果的;⑤稳定的。对下列各方程描述的每个系统,判断这些性质中哪些成立,哪些不成立,说明理由。

信号与线性系统分析习题答案吴大正第四版高等教育出版社

精心整理 第一章信号与系统(二) 1-1画出下列各信号的波形【式中)() (t t t r ε=】为斜升函数。 (2)∞<<-∞=-t e t f t ,)((3))()sin()(t t t f επ= (4))(sin )(t t f ε=(5))(sin )(t r t f = (7 (2(3(4(5(7(101-2(1(t f (5(11))]7()(6 sin()(--=k k k f εε(12))]()3([2)(k k k f k ---=εε 解:各信号波形为 (1))2()1(3)1(2)(-+--+=t t t t f εεε (2))2()1(2)()(-+--=t r t r t r t f (5) )2()2()(t t r t f -=ε

(8) )]5()([)(--=k k k k f εε (11))]7()(6sin()(--=k k k k f εεπ (12) )]()3([2)(k k k f k ---=εε 1-3写出图1-3所示各波形的表达式。 1-4 1-5(2)t 解:1-6(1) (7(1(2(5(6) )25.0(-t f (7)dt t df )( (8) dx x f t ? ∞ -)(

1-7已知序列)(k f 的图形如图1-7所示,画出下列各序列的图形。 (1))()2(k k f ε-(2))2()2(--k k f ε (3))]4()()[2(---k k k f εε(4))2(--k f (5) )1()2(+-+-k k f ε(6))3()(--k f k f 解: 1-9 (f (t f 了 f 1-10(1(51-121-20写出图1-18各系统的微分或差分方程。 1-23设系统的初始状态为)0(x ,激励为 )(?f ,各系统的全响应)(?y 与激励和初始 状态的关系如下,试分析各系统是否是线性的。 (1)?+ =-t t dx x xf x e t y 0 )(sin )0()((2)? +=t dx x f x t f t y 0 )()0()()(

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