宁夏理工学院课题设计（论文）1正文1 概述：1.1课 程 设 计 目 的：1.1.1 通过系统函数零极点发布判断系统的稳定性响应的方法；1.1.2 掌握系统函数零极点分布对频率特性的影响；1.1.3 掌握通过系统函数求解系统单位脉冲。1.2课 程 设 计 的 意 义：1.2.1 数字信号处理简介数字信号处理（Digital Signal Processing，简称 DSP）是一门涉及许多学科而又广泛应用于许多领域的新兴学科。数字信号处理是围绕着数字信号处理的理论、实现和应用等几个方面发展起来的。数字信号处理在理论上的发展推动了数字信号处理应用的发展。反过来，数字信号处理的应用又促进了数字信号处理理论的提高。而数字信号处理的实现则是理论和应用之间的桥梁。数字信号处理是以众多的学科为理论基础的，它所涉及的范围及其广泛。例如，在数学领域，微积分、概率统计、随机过程、数值分析等都是数字信号处理的基本工具，与网络理论、信号与系统、控制论、通信理论、故障诊断等也密切相关。一些新兴的学科，如人工智能、模式识别、神经网络等，都与数字信号处理密不可分。数字信号处理是将信号以数字方式表示并处理的理论和技术。数字信号处理与模拟信号处理是信号处理的子集。 数字信号处理的目的是对真实世界的连续模拟信号进行测量或滤波。因此在进行数字信号处理之前需要将信号从模拟域转换到数字域，这通常通过模数转换器实现。而数字信号处理的输出经常也要变换到模拟域，这是通过数模转换器实现的。数字信号处理的算法需要利用计算机或专用处理设备如数字宁夏理工学院课题设计（论文）2信号处理器（DSP）和专用集成电路（ASIC）等。数字信号处理技术及设备具有灵活、精确、抗干扰强、设备尺寸小、造价低、速度快等突出优点，这些都是模拟信号处理技术与设备所无法比拟的。可以说，数字信号处理是把许多经典的理论体系作为自己的理论基础，同时又使自己成为一系列新兴学科的理论基础。数字信号处理的目的是对真实世界的连续模拟信号进行测量或滤波。因此在进行数字信号处理之前需要将信号从模拟域转换到数字域，这通常通过模数转换器实现。而数字信号处理的输出经常也要变换到模拟域，这是通过数模转换器实现的。数字信号处理的算法需要利用计算机或专用处理设备如数字信号处理器（DSP）和专用集成电路（ASIC）等。数字信号处理的研究方向应该更加广泛、更加深入特别是对于谱分析的本质研究，对于非平稳和非高斯随机信号的研究，对于多维信号处理的研究等，都具有广阔前景。1.2.2 数字信号处理设计的意义通过对数字信号处理的学习与设计，我们明白了实际与生活的不同，对我们以后的发展、日常教学、学生实验、课程设计、毕业设计以及电子设计竞赛等都有很大帮助。它应用于通信处理、音视频处理、音乐语音处理、语音识别、图像识别、工程检测等领域（范围） 。并对研究方向、运用何种技术、市场前景、科研趋势等做了概述。它还能抗干扰能力强、无噪声积累，便于加密处理，便于存储、处理和交换，便于构成综合数字网和综合业务数字网，占用信道频带较宽，20 世纪 60 年代以来，随着信息技术的飞速发展，数字信号处理技术应运而生并得到了迅速的发展。在过去的二十多年时间里，数字信号处理技术已经在通信等领域得到极为广泛的应用。然而， “数字信号处理课程设计”的设计思想旨在强调学生的实际设计制作能力的培养与作品艺术创意灵感的发挥。为此，本课程结合学科特点，除了让学生掌握大量的特效文字、经典范例的设计制作以外，还设计了大量的项目化作业让学生完成，并鼓励学生的设计作品与相关公司等设计市场的实际项目相结合或向艺术设计刊物投稿。学生对此热情高，实际收获大，效果好。通过课堂学习和参与相关项目设计制作，学生对本课程兴趣浓厚，实践性教学取得了良好效果。这也意味着学习者自己直接感觉到的需要和兴趣，而不是由成人考虑学生需要什么或他们的兴趣应当是什么。因此，教师实施“活动经验”设计的重要任务是：发现宁夏理工学院课题设计（论文）3学生的兴趣是什么和帮助学生为学习而选择最重要的兴趣。这样，课程设计就不以学科中心设计的方式来预先计划，只有当教师和学生共同确立追求的目标，规定查阅的资料，计划实施的活动，以及安排从事的评定程序等，这时课程结构才会形成。这种合作计划是“活动经验”设计的核心。宁夏理工学院课题设计（论文）41.3课 程 设 计 要 求：1.3.1 简述通过系统函数零极点分布判断系统因果稳定性的方法；1.3.2 简述系统函数零极点分布对系统频率响应特性的影响；1.3.3 完成以上设计实验，并对结果进行分析和解释；1.3.4 打印程序清单和要求画出的信号波形；1.3.5 写出本次课程设计的收获和体会1.4课 程 设 计 注 意 事 项：1.4.1 注意操作安全以及严格按照操作规范进行操作。1.4.2 在编写程序注意细节问题，有错仔细检查。1.4.3 在程序完成后，注意保存和截取程序图。1.4.4 课程设计过程中注意保存以免死机丢失资料。1.51.5课 程 设 计 内 容：编制 Matlab 程序，完成以下功能，根据系统函数求出系统的零极点分布图并求解系统的单位脉冲响应；根据零极点分布图判断系统的稳定性；比较不同零极点发布对系统频率响应特性的影响；绘制相关信号的波形。具体要求如下：下面四种二阶网络的系统函数具有相同的极点发布：1121( )1 1.60.9425H zzz12121 0.3( )1 1.60.9425zHzzz宁夏理工学院课题设计（论文）513121 0.8( )1 1.60.9425zHzzz124121 1.60.8( )1 1.60.9425zzHzzz1.5.1 分别画出各系统的零极点分布图，并判断系统的稳定性；1.5.2 分别画出系统的幅频特性和相频特性曲线；1.5.31.5.3 分别求出系统的单位脉冲响应，并画出其波形。2 2零极点2.1分别画出各系统的零极点分布图，并判断系统的稳定性；分子多项式的根为 H（z）的零点，分母多项式的根为 H(z)的极点，所以对于含差分方程的系统函数N NM M zdzddzpzpp zDzpzH. )()()(1 101 10来说，可用 zplane 函数来描绘该零极点的图形，具体格式如下：zplane（b,a）,其中 b为分子多项式的系数，a 为分母多项式的系数。或是先将系统函数通过 tf2zp 函数转化为零极点的形式后，再利用 zplane 进行绘图亦可。2.1.12.1.11121( )1 1.60.9425H zzzMATLAB 源程序：B=1,0,0; A=1,-1.6,0.9425; %设置系统函数系数向量B和Azplane(B,A),grid on %绘制零极点图legend(零点,极点)title(零极点分布图)宁夏理工学院课题设计（论文）6图（1）系统零极点分布图程序运行结果如图所示。由图可知，该因果系统的极点全部在单位圆内，故系统是稳定的。由程序判断稳定性，程序如下：function stab(A)A=1,-1.6,0.9425 %设置系统函数系数向量 Adisp(系统极点为：)p=roots(A) %求极点，并显示disp(系统极点模的最大值)M=max(aps(p) %求模的最大值并显示if M1 disp(系统稳定),else,disp(系统不稳定),end %判断系统稳定性宁夏理工学院课题设计（论文）7图（2）程序运行结果2.1.22.1.212121 0.3( )1 1.60.9425zHzzzMATLAB 源程序：B=1,-0.3,0;A=1,-1.6,0.9425; %设置系统函数系数向量B和Azplane(B,A),grid on %绘制零极点图legend(零点,极点)title(零极点分布图)宁夏理工学院课题设计（论文）8图（3）零极点分布图程序运行结果如图所示。由图可知，该因果系统的极点全部在单位圆内，故系统是稳定的。由程序判断稳定性，程序如下：function stab(A)A=1,-1.6,0.9425 %设置系统函数系数向量 Adisp(系统极点为：)p=roots(A) %求极点，并显示disp(系统极点模的最大值)M=max(aps(p) %求模的最大值并显示if M1 disp(系统稳定),else,disp(系统不稳定),end %判断系统稳定性宁夏理工学院课题设计（论文）9图（4）程序运行结果2.1.32.1.313121 0.8( )1 1.60.9425zHzzzMATLAB 源程序：B=1,-0.8,0; A=1,-1.6,0.9425; %设置系统函数系数向量 B 和 Azplane(B,A),grid on %绘制零极点图legend(零点,极点)title(零极点分布图)宁夏理工学院课题设计（论文）10图（5）零极点分布图程序运行结果如图所示。由图可知，该因果系统的极点全部在单位圆内，故系统是稳定的。由程序判断稳定性，程序如下：function stab(A)A=1,-1.6,0.9425 %设置系统函数系数向量 Adisp(系统极点为：)p=roots(A) %求极点，并显示disp(系统极点模的最大值)M=max(aps(p) %求出模的最大值并显示宁夏理工学院课题设计（论文）11if M1 disp(系统稳定),else,disp(系统不稳定),end %判断系统稳定性图（6）程序运行结果2.1.42.1.4 124121 1.60.8( )1 1.60.9425zzHzzzMATLAB 源程序：B=1,-1.6,0.8; A=1,-1.6,0.9425; %设置系统函数系数向量B和Azplane(B,A),grid on %绘制零极点图legend(零点,极点)title(零极点分布图)宁夏理工学院课题设计（论文）12图（7）零极点分布图程序运行结果如图所示。可见，该因果系统的极点全部在单位圆内，故系统是稳定的。由程序判断稳定性，程序如下：function stab(A)A=1,-1.6,0.9425 %设置系统函数系数向量 Adisp(系统极点为：)p=roots(A) %求极点，并显示disp(系统极点模的最大值)M=max(aps(p) %求出模的最大值并显示if M1 disp(系统稳定),else,disp(系统不稳定),end %判断系统稳定性宁夏理工学院课题设计（论文）13图（8）程序运行结果3 3零级点幅频特性和相频特性的影响3.1分别