目录
实验一基本信号的产生---------------------------------2 实验二 Matlab的编程与应用 ----------------------------5 实验三信号的卷积运算 --------------------------------7 实验四连续系统的时域分析 --------------------------11 实验五二阶系统的时域响应---------------------- -----14 实验六一阶系统的脉冲响应与阶跃响应------------------17 实验七典型环节的电路模拟----------------------------19 实验八典型环节的电路模拟---------------------------21
实验一 基本信号的产生
一、实验学时：3学时 二、实验类型：验证性 三、开出要求：必修 四、实验目的
学习使用MATLAB 产生基本信号、绘制信号波形、实现信号的基本运算，为信号分析和系统设计奠定基础。
五、实验原理及内容
MATLAB 提供了许多函数用于产生常用的基本信号：如阶跃信号、脉冲信号、指数信号、正弦信号和周期矩形波信号等。这些基本信号是信号处理的基础。 1. 连续阶跃信号的产生
产生阶跃信号的MA TLAB 程序如下:
t= -2: 0.02: 6; x=(t>=0); plot(t,x); axis([-2,6,0,1.2]);
图一 连续阶跃信号
2. 连续指数信号的产生
产生随时间衰减的指数信号的MATLAB 程序如下:
t = 0: 0.001: 5; x = 2*exp(-1*t); plot(t,x);
图二 连续指数信号
3. 连续正弦信号的产生
利用MATLAB 提供的函数cos 和sin 可产生正弦和余弦信号。产生一个幅度为2, 频率为4Hz, 相位为p/6的正弦信号的MATLAB 程序如下：
f0=4;
w0=2*pi*f0;
t = 0: 0.001: 1;
x = 2*sin(w0*t+ pi/6);
plot(t,x); 图三 连续正弦信号
4．连续矩形脉冲信号的产生
函数rectpulse(t,w)可产生高度为1、宽度为w 、关于t=0对称的矩形脉冲信号。 产生高度
为1、宽度为4、延时2秒的矩形脉冲信号的MATLAB 程序如下：
t=-2: 0.02: 6; x=rectpuls(t-2,4);
plot(t,x); 图四 连续矩形脉冲信号
5. 连续周期矩形波信号的产生
函数square(w0*t)产生基本频率为w0 (周期T=2p/w0)的周期矩形波信号。 函数square(w0*t, DUTY)产生基本频率为w0 (周期T=2p/w0)、占空比DUTY= t/T*100的周期矩形波。
τ为一个周期中信号为正的时间长度。τ=T/2，DUTY=50，square(w0*t, 50)等同于square(w0*t)。
产生一个幅度为1, 基频为2Hz ，占空比为50%的周期方波的MATLAB 程序如下：
f0=2; 图五 连续周期矩形波信号 t = 0:.0001:2.5; w0=2*pi*f0;
y = square(w0*t, 50); %duty cycle=50% plot(t,y); axis([0,2.5,-1.5,1.5]);
6. 连续抽样信号的产生
可使用函数sinc(x)计算抽样信号。 产生信号的MATLAB 程序如下：
t= -10:1/500:10;
x=sinc(t/pi); 图六 连续抽样信号
7． 单位脉冲序列的产生
函数zeros(1,n) 可以生成单位脉冲序列。 函数zeros(1,n)产生1行n 列的由0组成的矩阵。 产生成单位脉冲序列的MATLAB 程序如下： k= -4: 20;
x=[zeros(1,7),1,zeros(1,17)];
图七 单位脉冲序列
8． 单位阶跃序列的产生
函数ones(1,n) 可以生成单位阶跃序列。 函数ones(1,n)产生1行n 列的由1组成的矩阵。
产生单位阶跃序列的MATLAB 程序如下： k= -4:20;
x=[zeros(1,7),ones(1,18)];
stem(k,x) 图八 单位阶跃序列
9. 指数序列的产生
产生离散序列的MATLAB 程序如下：
k = -5:15;
x = 0.3*(1/2).^k; stem(k,x);
图九 指数序列 10.正弦序列的产生
产生正弦序列的MATLAB 程序如下:
k=-10:10; omega=pi/3;
x = 0.5*sin(omega*k+ pi/5);
十一 正弦序列
11.离散周期矩形波序列的产生
产生幅度为1、基频rad 、占空比为50%的周期方波的MATLAB 程序如下： omega=pi/4; k=-10:10;
x = square(omega*k,50);
stem(k,x); 图十二 离散周期矩形波序列
12. 白噪声序列的产生
白噪声序列在信号处理中是常用的序列。 函数rand 可产生在[0，1]区间均匀分布的白噪声序列， 函数randn 可产生均值为0，方差为1的高斯分布白噪声。
N=20; k=0:N-1;
x=rand (1,N) stem(k,x); 图十三 白噪声序列
六、实验条件：Matlab 软件。 七、实验成绩评定办法：
主要评分点：实验原理是否清楚，实验结果是否正确。
实验二 MATLAB 的编程与应用
一、实验学时：3学时 二、实验类型：验证性 三、开出要求：必修 四、实验目的：
学习MA TLAB 的命令窗口与编程的使用方法，学会信号与系统中的相关计算与绘图的基本方法。
五、实验内容：
在MA TLAB 中，以复数矩阵为基本编程单元，编程语句书写简单而功能强大，具有丰富的绘图功能，有许多面向问题求解的工具箱，有很好的扩展性，界面友好，操作简便。主要的组成有；MATLAB 语言；MATLAB 工作环境；图形处理；数学函数库；MATLAB 应用程序接口（API ）；另外还有Simulink 和Toolbox （工具箱）
1. m
m n n z
a z a z
b z b b z A z B z H -+--+-++++++==11211211)()()( 2.对数字滤波器2
12
14.013.02.0)()()(----++++==z z z z z A z B z H 进行运算 1．启动MATLAB ，在命令窗口中完成以下操作：
>>a=[1 2 3 -2 1]
>> b=[3 -2 1 -1 ] >> c=conv(a,b)
2．对数字滤波器2
12
14.013.02.0)()()(----++++==z
z z z z A z B z H ，在命令窗口中完成以下操作： >>b=[0.2 0.3 1]
>>a=[1 0.4 1]
>>freqz(b,a,128) 幅频特性
>>y=tf(b,a) transfer function 传递函数 >>impulse(y) 脉冲响应
观看绘图窗口，并复制图形于下面作为实验结果：
3.离散余弦变换DCT 与其反变换IDCT ；在M 文件编辑器中输入程序：
)1:9999/1:0(=t ，t t t x πππ34sin 16sin 10sin =
并复制图形于下面作为实验结果。 方法一：js.m 文件 function [out1]=js(t) t=(0:1/9999:1); x1=sin(10*pi*t); x2=sin(16*pi*t); x3=sin(34*pi*t); js=x1.*x2.*x3;
subplot(4,1,1); plot(t,x1); xlabel 't' ylabel 'x1'
title 'x1=sin(10*pi*t)'; subplot(4,1,2); plot(t,x2); subplot(4,1,3); plot(t,x3); subplot(4,1,4); plot(t,js)
方法二：
>> t=(0:1/9999:1);
>> y=sin(10*pi*t).*sin(16*pi*t).*sin(34*pi*t); >> plot(t,y)
4.利用simulink 进行绘制单位负反馈闭环系统的单位阶跃响应曲线.
)
12.0)(11.0()
1(5)(2
+++=
s s s s s G k 六、实验条件：
Matlab 软件。
七、实验成绩评定办法：
主要评分点：实验原理是否清楚，实验结果是否正确。
实验三 信号的卷积运算
一、实验学时：3学时 二、实验类型：设计性 三、开出要求：必修 四、实验目的：
学习Matlab 基本用法,对给定信号进行卷积运算.
五、实验内容：
信号的卷积运算:
卷积积分可用信号的分段求和来实现,即
如果只求当 (n 为整数) 时f(t)的值
,则由上式可得
上式中的 实际上就是连续信号 和 经等时间隔 均匀抽样的离散序列 和 的卷积和。当 足够小时， 就是卷积积分的结果，即连续时间信号 的数值近似。
MATLAB 具有一个作离散卷积的函数 ，对矩阵(序列) 和 做卷积运算。这是一个适合做离散卷积的函数，矩阵中元素的步长（间隔）默认为1。处理连续信号的卷积时， 和 取相同的卷积步长（间隔），结果再乘以实际步长（对连续信号取样间隔），例如下面的0.001。
六、实验方法及步骤：
1.打开matlab 软件,执行File/New/M-File
2.输入参考程序,实现信号的卷积运算
(1) 已知两个连续信号如图所示,求解f1(t)*f2(t).
参考程序 :
? t11=0 ?
t12=1
?
?-?=-=*=∑
?
∞-∞
=→?∞+∞-)()(lim )()()()()(2102121k t f k f d t f f t f t f t f k τττ?=n t )(?n f ]
)[()(lim )()(lim )(210210∑
∑∞
-∞=→?∞-∞=→??-??=??-?=?k k k n f k f k t f k f n f ]
)[()(21∑
∞
-∞=?-?k k n f k f )(
1t f )(2t f ?)(1?k f )(2?k f ?
)(t f )2,1(f f conv 1f 2f )(?n f )(1?k f )(2
?k f
? t21=0 ? t22=2
? t1=t11:0.001:t12
? ft1=2*rectpuls(t1-0.5,1) ? t2=t21:0.001:t22 ? ft2=t2
? t3=t11+t21:0.001:t12+t22 ? ft3=conv(ft1,ft2) ? ft3=ft3*0.001 ? plot(t3,ft3)
? title('ft1(t)*ft2(t)')
（2）已知信号 及信号
用Matlab 绘出f1(t)卷积f2(t)的信号波形: 参考程序: t11=0 t12=3 t21=0 t22=10
t1=t11:0.001:t12 ft1=-sign(t1-2) t2=t21:0.001:t22 ft2=exp(-2*t2)
t=t11+t21:0.001:t12+t22 ft=conv(ft1,ft2) ft=ft*0.001 subplot(2,2,1) plot(t1,ft1) title('f1(t)') subplot(2,2,2) plot(t2,ft2) title('f2(t)') subplot(2,2,3) plot(t,ft)
h=get(gca,'position') h(3)=2*h(3)
set(gca,'position',h) title('f1(t)*f2(t)')
3.序列的基本运算
表一 序列基本运算表
???≤≤-<<=32,12
0,1)(1t t t f 100,)(22≤≤=-t e t f
t
离散序列:
（1）计算离散卷积和 ： x=[1,2,1,1,0,-3];
h=[1,-1,1]; %计算离散卷积和 y=conv(x,h); subplot(2,1,1); stem([0:length(y)-1],y); title('y[k]');
xlabel(' k');
subplot(2,1,2);
r=xcorr(x,x); stem([-5:1:5],r);
title('Rxx[n]');
xlabel('r');
4 已知信号 及信号
用Matlab 绘出f1(t)卷积f2(t)的信号波形: 参考实验(1)、(2)及步骤2,自己编写程序实现. t11=-5;
)]5()5()[3
2sin()(1
--++=t t t t f εεπ
π[]
)10()()(22--=-t t e t f t εε]
5,4,3,2,1,0;3,0,1,1,2,1[][=-=k k x ]
2,1,0;1,1,1[][=-=k k h ]
[*][][k h k x k y =
t12=+5;
t21=0;
t22=10;
t1=t11:0.001:t12;
ft1=sin(t1*pi./2+pi./3);
t2=t21:0.001:t22;
ft2=exp(-2*t2);
t=t11+t21:0.001:t12+t22;
ft=conv(ft1,ft2);
ft=ft*0.001;
subplot(2,2,1);
plot(t1,ft1)
title('ft1');
subplot(2,2,2);
plot(t2,ft2)
title('ft2');
subplot(2,2,3);
plot(t,ft)
title('ft1*ft2');
六、思考问题:
1、信号卷积的图解机理是什么？。
2、解释每一句程序的含义。
七、实验条件：
Matlab软件。
八、实验成绩评定办法：
主要评分点：实验原理是否清楚，实验结果是否正确，程序运行是否无误？
实验四 时域抽样与频域抽样
一、实验学时：3学时 二、实验类型：设计性 三、开出要求：必修
四、实验目的
1.加深理解连续时间信号的离散化过程中的数学概念和物理概念，掌握时域抽样定理的基本内容。
2.掌握由抽样序列重建原连续信号的基本原理与实现方法，理解其工程概念。
3.加深理解频谱离散化过程中的数学概念和物理概念，掌握频域抽样定理的基本内容。
五、实验原理及内容
时域抽样定理给出了连续信号抽样过程中信号不失真的约束条件：对于基带信号，信号抽样频率fsam 大于等于2倍的信号最高频率fm ，即 fsam ≥ 2fm 。
时域抽样是把连续信号x(t)变成适于数字系统处理的离散信号x[k] ；信号重建是将离散信号x[k]转换为连续时间信号x(t)。
非周期离散信号的频谱是连续的周期谱。计算机在分析离散信号的频谱时，必须将其连续频谱离散化。频域抽样定理给出了连续频谱抽样过程中信号不失真的约束条件。
信号的时域抽样
对连续信号x(t)以间隔T 抽样，得到的离散序列x[k]=x(kT)|t=kT
图一 连续信号抽样的离散序列
若x[k]=x(kT)|t=kT ，则信号x(t)与x[k]的频谱之间存在： 其中：x(t)的频谱为X(j )，x[k]的频谱为X(ej )
)e (j Ω
X ()∑
∞-∞
=-=
n n X T )(j 1sam ωω
可见，信号时域抽样导致信号频谱的周期化。 wsam=2p/T (rad/s)为抽样角频率，
fsam=1/T 为抽样频率。 数字角频率W 与模拟角频率w 的关系为：Ω=ωT 其中：x(t)的频谱为X(jw)，x[k]的频谱为X(ejW)
用MATLAB 实现对信号
的抽样。
t0 = 0:0.001:0.1;
x0 =cos(2*pi*20*t0);
plot(t0,x0,'r')
hold on %信号最高频率fm 为20
Hz, %按100 Hz 抽样得到序列。
Fs = 100; t=0:1/Fs:0.1; x=cos(2*pi*20*t); stem(t,x); hold off
title('连续信号及其抽样信号') 图二 的抽样图形
2. 信号的频域抽样
非周期离散序列x[k]的频谱X(e j ω)是以2ω为周期的连续函数。频域抽样是将X(e j ω
)离散化以便于数值计算。
频域抽样与时域抽样形成对偶关系。在[0,2 ]内对X(e j ω
) 进行N 点均匀抽样，引起时域序列x[k]以N 点为周期进行周期延拓。
频域抽样定理给出了频域抽样过程中时域不发生混叠的约束条件： 若序列x[k]的长度L ，则应有N ≥L 。
已知序列 ， 对其频谱X(ej )进行抽样， 分别取N=2，3，10，观察频域抽样造成的混叠现象。 x=[1,1,1]; L=3; N=256;
omega=[0:N-1]*2*pi/N;
X0=1+exp(-j*omega)+exp(-2*j*omega); plot(omega./pi,abs(X0)); xlabel('Omega/PI'); hold on N=2; omegam=[0:N-1]*2*pi/N;
Xk=1+exp(-j*omegam)+exp(-2*j*omegam); stem(omegam./pi,abs(Xk),'r','o');hold off
六、思考问题:
π2cos()(t x =)20π2cos()(t t x ?=∑
∞-∞=+=n nN k x k x ][][~}2,1,0 ;1 ,1 ,1{][==k k x
1. 将语音信号转换为数字信号时，抽样频率一般应是多少？
2. 在时域抽样过程中，会出现哪些误差？如何克服或改善？
3. 在实际应用中，为何一般选取抽样频率fsam ≥(3～5)fm ？
七、实验条件：
Matlab 软件。
八、实验成绩评定办法：
主要评分点：实验原理是否清楚，实验结果是否正确，程序运行是否无误？
实验五 连续系统分析
一、实验学时：3学时 二、实验类型：设计性 三、开出要求：必修 四、实验目的
1．深刻理解连续时间系统的系统函数在分析连续系统的时域特性、频域特性及稳定性中的重要作用及意义，掌握根据系统函数的零极点设计简单的滤波器的方法。
2．掌握利用MATLAB 分析连续系统的时域响应、频响特性和零极点的基本方法。
五、实验原理及内容
MATLAB 提供了许多可用于分析线性时不变连续系统的函数，主要包含有系统函数、系统时域响应、系统频域响应等分析函数。 1. 连续系统的时域响应
连续时间LTI 系统可用如下的线性常系数微分方程来描述：
)
()( )()(01)1(1)(t y a t y a t y a t y a n n n n ++++--
)()( )()(01)1(1)(t x b t x b t x b t x b m m m m ++++=--
已知输入信号x (t )以及系统初始状态)0(,),0('),0()1(----n y y y ，就可以求出系统的响应。
MATLAB 提供了微分方程的数值计算的函数，可以计算上述n 阶微分方程描述的连续系统的响应，包括系统的单位冲激响应、单位阶跃响应、零输入响应、零状态响应和完全响应。
在调用MATLAB 函数时，需要利用连续系统对应的系数函数。对微分方程进行Laplace 变换即可得系统函数：
1110
111)()()(a s a s a s a b s b s b s b s X s Y s H n n n n m m m m ++++++++=
=---- 在MATLAB 中可使用向量和向量分别保存分母多项式和分子多项式的系数：
],,,,[011a a a a a n n -= ],,,,[011b b b b b m m -=
这些系数均按s 的降幂直至s 0排列。
● 连续系统的单位冲激响应h (t )的计算
impulse(sys)计算并画出系统的冲激响应。 参数：sys 可由函数tf(b,a)获得。其中：
],,,,[011a a a a a n n -= ],,,,[011b b b b b m m -=
h=impulse(sys, t) 计算并画出系统在向量t 定义的区间上的冲激响
应， 向量h 保存对应区间的系统冲激响应的输出值。
)
(8)( '2)(6)( '5)("t x t x t y t y t y +=++
计算该系统的单位冲激响应h (t )。
a=[1,5,6]; b=[2,8]; sys=tf(b,a); t=0:0.1:10; h=impulse(sys,t);
plot(h);
xlabel('t'); title('h(t)') 程序运行结果如图 图一 程序运行结果:
● 连续系统的单位阶跃响应g (t )的计算
step(sys)计算并画出系统的阶跃响应。 参数：sys 可由函数tf(b,a)获得。其中：
],,,,[011a a a a a n n -= ],,,,[011b b b b b m m -=
g=step(sys, t)
计算并画出系统在向量t 定义的区间上的阶跃响应，向量g 保存对应区间的系统阶跃响应的输出值。
● 连续系统的零状态响应y (t )的计算
lsim(sys, x, t) 计算并画出系统的零状态响应。 参数: sys 可由函数tf(b,a)获得 x 为输入信号
t 为定义的时间向量。
已知描述某连续系统的微分方程：)(8)( '2)(6)( '5)("t x t x t y t y t y +=++ 计算在输入)(e )(t u t x t -=为时系统的零状态响应。
a=[1,5,6]; b=[2,8];sys=tf(b,a); t=0:10/300:10; x=exp(-t);
y=lsim(sys,x,t); plot(t,y);
图二 程序运行结果: 2．连续系统的系统函数零极点分析
连续LTI 系统的系统函数H (s )可以表示为部分分式形式：
)
)...()(())...()(()()
()(2121n m p s p s p s z s z s z s k
s D s N s H ------==
设n m ≤，且H (s )的极点pi 全部为单极点，则：
∑
=-=n
i i
i
p s k s H 1)( )()(1t u e k t h t p n
i i i ∑== 系统函数H (s )的极点pi 决定了冲激响应h (t )的基本形式，而零点和极点共同
确定了冲激响应h (t )的幅值ki 。
MATLAB 中提供了roots 函数计算系统的零极点，提供了pzmap 函数绘制连续系统的零极点分布图。
已知某连续系统的系统函数为：
1
221
32)(2
32
+++++=
s s s s s s H 计算其零极点，画出分布图。
b=[2,3,1];a=[1,2,2,1]; z=roots(b) p=roots(a) sys=tf(b,a);
pzmap(sys) 图三 系统函数零极点分布图
3．连续系统的频率响应
若连续因果LTI 连续系统的系统函数H (s )的极点全部位于S 左半平面，则系统的频率响应可由H (s )求出，即
)(j j e )j ()()j (ω?ωωωH s H H s ===
MATLAB 中freqs 函数可以分析连续系统的频响，格式如下：
H=freqs(b,a,w):
计算系统在指定频率点向量w 上的频响H ；w 为频率点向量。
Real Axis
I m a g A x i s
[H,w]=freqs(b,a) :自动选取200个频率点计算频率响应。
已知某连续系统的系统函数为： )
1)(1(1
)(2+++=
s s s s H 分析系统的幅频率特性。
b=[1]; a=conv([1,1],[1,1,1]); [H,w]=freqs(b,a); plot(w,abs(H));
xlabel('Frequency(rad/s)'); ylabel('Amplitude');
title('Magnitude response'); 图四 系统函数幅频特性 六、实验思考题
1. 系统函数的零极点对系统频率特性有何影响？
2. 对于因果稳定、实系数的低通、高通、带通、带阻滤波器，零极点分布有何特点？
3. 系统函数的零极点对系统冲激响应有何影响？
七、实验条件：
Matlab 软件。
八、实验成绩评定办法：
主要评分点：实验原理是否清楚，实验结果是否正确，程序运行是否无误？
Frequency(rad/s)
A m p l i t u d e
Magnitude response
实验六 二阶系统的时域响应
一、实验学时：3学时 二、实验类型：设计性 三、开出要求：必修 四、实验目的：
1.掌握用电子模拟二阶系统的实验方法
2.通过实验，进一步了解二阶系统的动态性能与系统阻尼比ξ之间的关系。
五、实验内容：
为了至于理论研究，一般把二阶系统的传递函数写成如下的标准形式：
22
n n 2n ωS 2ξωs ωR(s)C(s)++= （1） 式中：ξ——系统的阻尼比
ωn ——系统的无阻尼自然频率
图4-1 二阶系统方块图
与式（1）对应的系统方块图如图4-1所示。任何形式二阶系统的闭环传递函数都可以为式（1）所示的标准形式，但其参数ξ和ωn 所包含的内容是不相同的。理论证明，对应于不同ξ值系统的单位阶跃响应是不相同的，图4-2中分别示出了：1）0<ξ<1（欠阻尼），2）ξ＝1（临界阻尼），3）ξ>1（过阻尼）三种响应曲线。图7-1为本实验系统的方块图，其闭环传递函数为
2n
n 22
n 211
2
21ωS 2ξωS ωT K/T S T 1S T K/T R(s)
C(s)
++=++= 由上式得 ωn ＝21T K/T ，ξ＝K /4T T 12
图4-2 不同ξ值时的阶跃响应曲线
若令 T 1＝0.2S ，T 2＝0.5S ，则ωn ＝10K ，ξ＝K /4T T 12
显然，只要改变K 值，就能同时改变ξ和ωn 的值，从而可得到欠阻尼（0<ξ<1）、临界阻尼（ξ＝1）、和过阻尼（ξ>1）三种情况下的阶跃响应曲线。
图4-3 二阶系统
六、实验方法及步骤:
1．根据开环传递函数G（s）=K/0.5s（0.2s+1），设计相应的实验电路图（如：附录参考实验电路）并用导线连接起来(注:所选用的积分单元最好有锁零控制功能)；
2．将“阶跃信号发生器”的输出调到“正输出”，按下“阶跃信号发生器”的按钮，调节“阶跃信号发生器”的可调电位器RP1，使之输出电压幅值为1V，并将“阶跃信号发生器”的“输出端1”与电路的输入端“Ur”相连，电路的输出端“Uc”接到“数据采集接口单元”的“AD1”输入端，同时按下锁零单元的“锁零”按钮使其处于“锁零”状态；
3. 实验时应先松开锁零单元的“锁零”按钮，再按下阶跃信号发生器单元的“阶跃按键”；
4. 在虚拟示波器上观察不同K值：如K＝5(Rx=50K)、0.625(Rx=6.25K)、0.5(Rx=5K)时对应的阶跃响应曲线，据此求得相应的σp、t p和t s的值。
1，观察并记录对应的阶跃响应曲
5.调节K(Rx=12.5K)值，使该二阶系统的阻尼比ξ＝
2
线。
七、思考问题:
1.如果阶跃输入信号的幅值过大，会在实验中产生什么后果？
2.在电子模拟系统中，如何实现负反馈和单位反馈？
八、实验条件：
1．THBCC-1型信号与系统·控制理论及计算机控制技术实验平台
2．PC机（安装THBCC-1”软件）
九、实验成绩评定办法：
主要评分点：实验原理是否清楚，实验结果是否正确，实验结构图连接正确。
十、参考实验电路
实验电路参考单元：U9（可变电阻需外接）、U10、U8及反相器单元。
实验七 一阶系统的脉冲响应与阶跃响应
一、实验学时：3学时 二、实验类型：验证性 三、开出要求：必修 四、实验目的：
1. 熟悉一阶系统的无源和有源模拟电路；
2．研究一阶系统时间常数T 的变化对系统性能的影响； 3．研究一阶系统的零点对系统响应的影响。
五、实验内容：
1.无零点的一阶系统
无零点一阶系统的有源和无源模拟电路图如图5－1的(a)和(b)所示。它们的传递函数均为
1
0.2S 1
G(S)＝
+
(a) (b) 图5－1 无零点一阶系统有源、无源电路图
2．有零点的一阶系统(|Z|<|P|)
图5－2的(a)和(b)分别为有零点一阶系统的有源和无源模拟电路图，他们的传递函数为：
10.2S 1)
0.2(S G(S)＝++
(a) (b)
图5－2 有零点(|Z|<|P|)一阶系统有源、无源电路图
3．有零点的一阶系统(|Z|>|P|)
图5－3的(a)和(b)分别为有零点一阶系统的有源和无源模拟电路图，他们的传递函数为：
1S 1
0.1S G（S）＝++
（a ） （b ）
图5－3 有零点(|Z|<|P|)一阶系统有源、无源电路图
六、实验方法及步骤:
1. 利用实验台上相关的单元组成图5－1(a)（或(b)）所示的一阶系统模拟电路；
2．将“阶跃信号发生器”的输出拔到“正输出”，按下“阶跃信号发生器”的按钮，调节电位器RP1，使之输出电压幅值为1V，并将“阶跃信号发生器”的“输出端与电路的输入端“Ui”相连，电路的输出端“Uo”接到“数据采集接口单元”的AD1输入端，然后用虚拟示波器观测系统的阶跃响应，并由曲线实测一阶系统的时间常数T；
3．将步骤2中一阶系统的输入端“Ui”改接至“数据采集接口单元”的DA1输出端。打开“THBCC-1”软件的“信号发生器”窗口，选择“方波”，频率为0.1Hz，幅值为2V，占空比为5%，偏移为2V。再点击“启动”按钮。用虚拟示波器观测系统的脉冲响应。
4．再依次利用实验台上相关的单元分别组成图5－2(a)（或(b)）、5－3(a)（或(b)）所示的一阶系统模拟电路，重复实验步骤2、3，观察并记录实验曲线。
注：本实验所需的无源电路单元均可通过面板上的U20单元的不同接线来实现。
七、思考问题:
简述根据一阶系统阶跃响应曲线确定系统的时间常数T的两种常用的方法。
八、实验条件：
1．THBCC-1型信号与系统·控制理论及计算机控制技术实验平台
2．PC机（安装THBCC-1”软件）
九、实验成绩评定办法：
主要评分点：实验原理是否清楚，实验结果是否正确，实验结构图连接正确。