基于MATLAB的三相整流器设计

密级：公开

科学技术学院

NANCHANG UNIVERSITY COLLEGE OF

SCIENCE AND TECHNOLOGY

学士学位论文

THESIS OF BACHELOR

（2012 —2016年）

题目基于MATLAB的三相整流器设计

学科部：信息学科部

专业：电气工程及其自动化

班级：电气122班

学号：7022812067

学生姓名：张升林

指导教师：万旻

起讫日期：2015年12月—2016年5月29日

目录

摘要 ................................................................................................................................................... I Abstract ............................................................................................................................................ II 第一章三相整流器的发展状况.. (1)

1 .1 三相整流器发展背景 (1)

1 .2 三相整流器的进展 (1)

1 .3 本论文主要研究的内容 (2)

第二章Matlab-Simulink电力系统仿真介绍 (3)

2 .1 Matlab介绍 (3)

2 .2 Simulink的介绍 (4)

第三章三相整流器的结构和原理分析 (5)

3.1 三相桥式全控整流器结构和原理分析 (5)

3.2 三相PWM整流器结构和原理分析 (5)

第四章三相整流器电路的仿真 (7)

4.1三相桥式全控整流器的仿真 (7)

4.2 三相PWM整流器的仿真 (8)

第五章三相PWM整流器的设计 (11)

5.1 主电路设计 (11)

5.2 功率器件的选择 (11)

结论 (13)

参考文献（References） (13)

致谢 (14)

基于MATLAB的三相整流器设计

专业：电气工程及其自动化学号：7022812067 学生姓名：张升林

指导教师：万旻

摘要：整流器是把交流电源转化为直流电源的一种重要的电力电子设备。常用的整流器有单相整流器和三相整流器。在日常生活中，除非使用电池供电，所有的电子设备必须配备一个整流器，因为所有的电子设备必须提供直流电源。但是电力公司总是提供交流电源。然而电力系统多采用三相接法，因此三相整流器的运用是最为广泛的。三相整流器在发电机发电过程中，把交流电转化直流电给蓄电池提供充电电压。因此三相整流器也起到一个充电器的作用。三相整流器设备在工业生产和电力电子、汽车等各个领域中都发挥着重要的作用。

早在80年代以来，采用全控器件的三相PWM整流技术就受到了广泛的关注，并且广泛的应用于各种传统电力电子系统当中。全控半导体开关器件的发展与应用也越来越成熟。同时三相PWM整流技术还带动了有源电力滤波(APF)系统、逆变电源系统、高压直流输电(HVDC)系统等与其具有相关联领域的发展与进步。

三相桥式全控整流器是电力电子技术中最重要和最广泛使用的电子设备。它不仅适用于一般工业领域，而且广泛应用于电力系统、通信系统、交通运输及能源系统等领域。对三相桥式全控整流电路的相关参数和性能进行分析和研究具有一定的现实意义，它不仅是电力电子电路理论研究的重要内容，而且在工程上还具有预测和导向的作用。

关键词：三相桥式全控整流器，三相PWM整流技术，电网污染，MA TLAB

The design of three phase rectifier based on MATLAB

Abstract：The typical application of rectifier is to transfer AC power to DC power. The single-phase rectifier and three-phase rectifier is common-used rectifier. In daily life, Unless the battery is used, all the electronic equipment must be equipped with a rectifier, because all of the electronic equipment must be supplied with DC power supply.However, electric power company always supplies AC power. Three-phase connections have been most widely-utilized as electrical power system usually uses it. When generator is operating, three-phase rectifier transfer AC power to DC power in order to provide charging voltage to accumulator. So, three-phase rectifier can be used as battery charger. It can be widely used in many field such as industrial manufacture, electricity, automobile etc.

Three-phase PWM rectifier technology attracted extensive attention form 1980s.. And it has been wildly used in all kinds of traditional power electronics system. The development and appliance of full-controlled semiconductor device is more and more mature now. At the same time, the technology further the progress of APF system, inverter system, HVDC system and other related field.

Three-phase bridge type full-control rectifier power electronic technology is the most important and wildly-used electronic device. It is not only applied in general industrial field but also widely used in power system communication system transportation energy systems and other fields. For three-phase bridge type all control the related parameters in the rectifier circuit and the performance of the different load were analyzed and the research has certain practical significance, it is not only an important part of power electronic circuit theory study,but also has prediction and the practical application of engineering practice.

Keywords: Three-phase full bridge controlled rectifier, Three phase PWM rectifier technology, Power grid pollution ，MA TLAB

第一章三相整流器的发展状况

1 .1 三相整流器发展背景

随着社会科学及生产技术水平的进步，整流电路和设备在自动控制系统、测量系统和发电机励磁系统等领域的应用越来越广泛。常用的三相整流电路有三相桥式不可控整流电路、三相桥式半控整流电路和三相桥式全控整流电路。三相全控整流电路是目前电力电子领域应用最为的广泛的电路，它具有整流负载容量较大，输出电压脉动小较的特点。三相整流器电路是由半波整流电路演变而来的。它是由一组共阴极的三相半波可控整流电路和一组共阳极接法的晶闸管串联而成。科技在进步，时代在发展。电力电子产品在人们的生活当中也发挥着越来越重要的作用。电力电子设备在给人们带来便利的同时，也生产了很多谐波，这对我们的生活和工业生产当中产生了很多麻烦和干扰，影响了电网环境。这些影响导致我们不得不去重视它。传统的整流二极管不控整流和晶闹管相控整流电路都不能双相传递能量，还增加了一定的谐波污染。这降低了装置的功率因数，增加了损耗，降低了功率器件的利用率，无功功率增加。传统的整流方式已经不能满足人们的要求。谐波的增加会导致内部相关装置的误差，这对电能计量产生了严重的干扰。传统的能量单向流动整流方式的结构导致控制系统能量利用率的降低，这不仅对能源的利用是一种浪费，而且对电网环境造成严重污染。

电网污染已经成为人们不得不重视的问题。限制无功功率和谐波的标准在大部分欧美都有相关的规定。国际电工学会为适应如今电网的环境，在1988年，对原来要求的谐波标准内容进行了重新的修改。而我国也在1993年也正式颁布了《电能质量公用电网谐波》，这使得我国对谐波的管理有了统一管理的标准。这表明，提高功率因数，抑制或消除谐波是一个严重的问题，在全球电力行业。为了消除电力系统的污染问题，目前主要建立了补偿装置来补偿已知频率的谐波和通过优化控制策略和参数设置对整流器装置本身性能进行改造。设置补偿装置适用于所有已知频率谐波。但它仅限于对谐波的规定频率的补偿。在电网阻抗特性或其他外部干扰的情况下，很容易引起并联谐振，并导致一些谐波被放大，导致过负荷或燃烧的风险；二是通过优化控制策略和参数设置对整流器装置本身性能进行改造，实现单位功率因数运行，即功率因数为1，使网侧输入的电压和电流呈现接近于同相位的正弦波。

1 .

2 三相整流器的进展

随着社会的进步，能源的需求越来越大，但是传统能源却越来越紧缺。并且大多传统能源的污染大，还不可再生。在这种趋势下，PWM整流器就显得越来越重要了，因为其在一些新兴清洁和在风能、太阳能、潮汐能等可再生能源的开发利用以及实现并网发电等领域起着重要的作用。人们经济水平的越是提高，环境污染问题就越是突出。环境污染严重的影响了人们的生活质量与身体健康。

三相PWM整流器因其具有任意功率因数运行和能量双向流动的性质，因此被广泛应用于电力电子当中。三相PWM整流器技术的发展，导致了现代电子技术、微处理器技术和现代控制理论的创新与发展。对三相PWM整流器的控制、研究与设计是建立资源节约型和环境友好型社会的体现，也是一个非常重要的经济和社会价值的体现。由于在整流器中引入了

三相pwm技术，整流器具有更好的直流电压，它实现了网侧电流的正弦化。目前三相PWM 整流技术已成为控制电网污染的重要技术手段之一。三相PWM整流器技术可以在任意功率因数运行，可以实现能量双向流动，而且具有良好的电流质量和更快的动态响应速度。实现了“绿色电力转换”，减少了资源的浪费，提高了系统的电能利用率。

1 .3 本论文主要研究的内容

本论文以三相整流器的设计为研究对象，采用Matlab-Simulink电力系统仿真的方法，主要完成了以下工作：

(1)对三相整流器发展背景和进展进行了系统的研究和分析；

(2) 介绍了Matlab的功能和Matlab最重要的组件中的Simulink；

(3) 对现如今运用比较热门的三相桥式全控整流器和三相PWM整流器的结构和原理进行详细的分析和整理；

(4)对现如今运用比较热门的三相桥式全控整流器和三相PWM整流器在Matlab软件中进行仿真分析；

(5)对三相PWM整流器的主电路进行分析设计和对三相PWM整流器的功率器件进行选择。

第二章Matlab-Simulink电力系统仿真介绍

2 .1 Matlab介绍

MATLAB软件主要用于图形处理和数值计算，是由美国Mathworks公司开发的。MATLAB还有许多工具箱。其中主要的有功能型工具箱和科学型工具箱。MA TLAB的编程运算易于掌握，在许多科研领域都备受青睐和关注，其编程运算与人们进行科学计算的思路和表达方式是完全一致的，因此还被称为“巨人肩上的工具”。MA TLAB软件有着独特的优势，广泛运用于神经网络、财务、电子商务、生命科学、生物医学、自动控制、科学计算等不同的领域。

图2.1 MA TLAB的界面

MATLAB软件运用的很广泛，取决于它拥有众多的优点。它具有强大的数值和符号计算功能。在MATLAB软件中，数值、符号和其他形式的大量的计算都能够成功完成。其强大的矩阵运算和稀疏矩阵的处理可以帮助我们解决大型的问题。

图2.2 MA TLAB的逻辑运算符

图2.3关系运算符

MATLAB具有简单易学的语言并且具有强大的语言库。MA TLAB可以很容易的实现

Fortran或C语言的几乎所有功能，它的编程语言简单易学。它增加了C、JA V A、C++等语言的支持。

MATLAB具有强大的图形处理功能。不管是建立在低级图形，还是建立在高级图形，它都有相关的命令语句对其进行处理。

2 .2 Simulink的介绍

Simulink是一个多领域仿真和基于模型的动态系统和嵌入式系统设计工具。对各种时变系统，包括通信、控制、信号处理、视频处理和图像处理系统，Simulink提供了一个交互式图形环境和可定制的模块库的设计、仿真、实现和测试。.

图2.4 Simulink的应用界面

Simulink和MATLAB的紧密集成，可以直接获得大量的Matlab工具进行算法研究和可视化仿真分析、批处理脚本创作、环境定制和定义信号参数和测试数据建模。Simulink的模块库分为两大类：标准模块库与专业模块库。Simulink是MATLAB中的一种可视化仿真工具，它主要被广泛应用于非线性系统、线性系统、数字信号的处理和数字控制的仿真与模拟。在建立一个模型方块图的用户接口，Simulink操作简单，运用方便，仿真结果也比较直观。Simulink具有丰富的可扩充的自定义模块库，可对设计功能的不同，进行分割模型，以实现复杂的设计管理。

第三章三相整流器的结构和原理分析

3.1 三相桥式全控整流器结构和原理分析

对于三相桥式全控整流电路它可以看作是三相半波可控整流电路变化而来的，三相桥式全控整流电路原理图如图 3.1所示。三相桥式全控整流电路包含了三相半波共阳极接法(VT4,VT6,VT2)和三相半波共阴极接法(VT1,VT3,VT5)两部分。

三相桥式全控整流电路的特性是每时每刻有着不一样的组别的两个晶闸管处于同时导通状态。当触发的脉冲宽度处于大于π/3的宽脉冲时，对于不同组别的应该是导通的一对晶闸管一起加触发脉冲，这时所需要的脉冲触发的功率要大，这样就会使脉冲变压器到达饱和状态，从而就能使电流断续后或电路启动处在正常导通状态。对于双窄脉冲我们可以使用脉冲列来代替，每相差π/3就换相一次，它的过程是在同一个组别的共阳极组与共阴极组轮着来换相。电路图的晶闸管要进行编号处理，这样才会使导通的顺序在一个周期中按VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6进行排序，并且它的相位都是相差60°；从而会使得T1、T3、T5的共阴极组的脉冲都是相差2π/3。对于在同一相VT4与VT1两个臂桥以及VT3与VT6、VT5与VT2两组臂桥的脉冲都是相差π，这时对整流器的分析与计算就比较方便；在一个周期内，α=0时，所输出的电压的波形是一个6个线电压所组成的包络线。然而，输出直流电压脉动频率为6倍的电源频率，也就是三相半波电路1倍一样高。这样的电路称为6脉动整流电路，它的特性是脉动的波形是不会改变，随着脉动的减小。同样的道理，三相半波整流电路就是3个脉动整流电路。当触发角α>0时，输出电压波形会表现有缺口，而且触发角α越大，它的缺口就会越大，对于触发角α范围是0～2π/3；所输出的电压平均值会越小。当触发角α=2π/3时，所输出的电压幅值是零，当负载时电阻性时，触发角α的范围是0～2π/3；当触发角α在0≤α≤π/3时，它会在2π/3晶闸管处于导通，并且电流是连续的：当触发角α在π/3≤α≤2π/3时，所有的晶闸管导通角小于2π/3，电流就会断续。当触发角α=π/3时，对于这点就是电阻性负载电流连续与断续的分界点。

图3.1 三相桥式全控整流电路原理图

3.2 三相PWM整流器结构和原理分析

整流器的发展经历了不可控整流器和相整流器到PWM整流器的发展过程。传统的相控整流器有诸多缺点，比如：晶闸管换相会导致网侧电压波形的畸变、网侧谐波电流会对电网产生谐波污染、深控时功率因数很低和闭环控制时动态响应慢。

图3.2 PWM整流器模型电路图

PWM整流器是交、直流侧均可控的是四象限运行的整流设备。由交、直流侧功率平衡关系可得公式：IV=IdcVdc。式中V是模型电路交流侧电压，i是模型电路交流侧电流。idc 是模型电路的直流侧电压，Vdc是模型电路的直流侧电压。只要通过控制其直流侧和模型电路交流侧当中的一侧，另一侧也就可以被控制了。图3.2是三相PWM整流器模型电路，从图片上我们可以知道，PWM整流器在忽略电感和功率开关管桥路的等效损耗电阻的情况下，它由交流回路、功率开关管桥路和直流回路组成。其中交流回路包括交流电动势e、网侧电感Ls等，直流回路包括负载电阻RL及负载电动势e等。

图3.3 三相PWM整流器主回路原理图

如图3.3，当三相PWM整流器开始工作时，PWM整流需经负载与整流变压器二次侧绕组构成闭合回路，同时向V5、V6、V1管发出触发脉冲。在π/3范围内发出一组PWM脉冲，接着依次向V1、V2、V3；V2、V3、V4；V3、V4、V5；V5、V6、V1；……发出PWM 脉冲，一直循环下去，这样每一导通瞬间，不同相的上、下桥臂至少有一管是导通的。

第四章三相整流器电路的仿真

4.1三相桥式全控整流器的仿真

根据图3.1 三相桥式全控整流电路原理图，利用MATLAB软件在Simu2 link内的模块建立三相桥式全控整流电路仿真模型，如图4.1所示，设置相位角依次相差120度的Va、Vb 、Vc三个交流电压源。交流电压到直流电压的转换由6 个Thyristor构成整流桥实现。整流桥的触发脉冲由6个pulse generator产生，6个pulse generator从上到下分别给1~ 6号晶闸管触发脉冲。

图4.1 三相桥式全控整流电路仿真模型

其中交流峰值电压定为100伏特，频率定为60赫兹。晶闸管的参数为：Cs=250×109-，Rs=508，Vf=0伏，Lon=0.0001H，Rn= 0.0018。电阻性负载设R=45欧姆，电感性负载设L=1H。脉冲发生器脉冲宽度定为脉宽的50%，脉冲高度定为5伏特，脉冲周期定为0.0167秒，随着控制角的变化，脉冲移相角对“相位角延迟”进行设置。根据图3.1 三相桥式全控整流电路原理图，对不同的触发角β进行设置，并输出其电压波形图。触发角β分别为0°、60°、90°时的电压波形图如下：

图4.2 触发角β= 0°时的输出电压波形图

图4.3 触发角β= 60°时的输出电压波形图

图4.4 触发角β= 90°时的输出电压波形图

由输出波形图，我们可以得到触发角的不同会影响输出电压的仿真和负载呈现阻感特性的结论。

4.2 三相PWM整流器的仿真

把三相PWM整流器的仿真在Simulink环境下进行。根据图3.2 PWM整流器模型电路和图3.3三相PWM整流器主回路原理图，制作PWM整流器的仿真框图如图4.5所示。我们将电路的三相电源相电压定为50伏特，网侧电感定为5mH、内阻定为0.5欧姆、直流侧滤波电容值定为2200PF、直流侧负载电阻定为50欧姆。在MA TLAB软件仿真的相对精度设置为le5，仿真时定为0.15，对其他选项不进行设置。将PWM整流器的仿真框图中坐标转换、SVPWM的实现和PI调节器进行封装，作为子模块。

图4.5PWM整流器的仿真框图

仿真结果如图4.6-4.8，从图4.6可以看到网侧电流很好的跟随网侧电压，功率因数基本为1，实现了VSR在高功率因数下运行，验证了SVPWM的正确性。在如图4.6为网侧三相电流的波形中，三相电流呈现正弦波，相位相差120度。图4.8是直流侧电压，在VSR 启动0.1秒内VSR即达到给定值150V，并在150V恒定值下平稳运行，由此可说明SVPWM 的快速响应和可靠性。

图4.6 网侧三相电流的波形

图4.7 A相电压波形与电流波形

图4.8 A相直流侧输出电压

第五章三相PWM整流器的设计

5.1 主电路设计

主电路的设计主要包括输入电感的设计、功率器件的设计与选型、输出电容的设计与选型，这三个参数直接影响主电路的正常运行。

我们以一个功率是1KW的三相PWM整流器做实验。降压变压器、网侧电感、DSP控制器、负载组成其硬件部分。预测电流算法、快速算法的计算、电压空间矢量的PI调节等组成其软件部分。我们用50V作为输入的三相工频交流电压源相电压的有效值，输出直流定为150V，输出功率达1 KW，功率因数达到0.99。其工作框图如5.I所示：

图5.1 整流器工作框图

图5.2 三相电压型PWM整流器拓扑结构图

如图5.2所示，网侧电源电压分别为usa、usb、usc。Rs为回路电阻，直流侧滤波电容用Cs表示，Vdc为直流侧母线电压，直流侧等效负载电阻为R，Ls表示网侧滤波电感，io 为直流负载电流，网侧输入电流分别为sa 、isb 、is。

5.2 功率器件的选择

功率晶体管具有饱和压降小以及电流容量大等优点，是功率器件中重要的一种器件。但是它在拥有这些优点的同时，也存在所需驱动功率大、开关损耗大、开关速度低和二次击穿等缺点。MOSFET的开关速度快，属于电压驱动，需要的驱动电流小，故损耗低，驱动电

路的设计也简单，适用于在高频条件下工作。但MOSFET又有几个凸出的缺点，比如导通电阻大、通态损耗大、电流容量不大和电压等级不高。IGBT的输入极为MOSFET，输出极为PNP晶体管，它是由双极型晶体管与MOSFET复合而成的一种器件。IGBT有MOSFET 和PNP晶体管共同的优点。它具有双极型器件饱和、压降低、容量大、开关速度快和所需驱动功率小的优点。它的频率特性介于功率晶体管与MOSFET之间，在几十千HZ频率范围内都可以正常工作。综合IGBT的这些特点，本电路可以选择使用IGBT作为功率器件。IGBT的驱动原理与电力MOSFET基本相同。

图5.3 IGBT的结构、简化等效电路

随着IGBT的广泛应用和快速发展，一种将外围电路内置于一块功率模块的智能功率模块器件IPM被人们研制出来了。它可将故障检测信号送入CPU，IPM可以把功率开关器件和驱动电路组合在一起，还可以检测过电压、过电流以及过热等故障。在无噪声逆变器、低噪声UPS系统和伺服控制器等设备中起到很重要的作用，主要原因就是它具有可靠性高、操作方便等特点。其具有抗干扰能力强、低功耗、桥臂功率管互锁、快速的过流保护、IPM 内部有相关的外围电路、驱动电源欠压保护、无须采取防静电措施、元件数目使用少和开关速度快过热保护等优点。

通过以上对比分析，以及为将来PWM整流器扩大功率做准备，因此最终选用IPM作为功率器件，其型号为:PMl00CLA060。

结论

毕业论文是本科学习阶段一次非常难得的理论与实际相结合的机会，通过基于MATLAB的三相整流器设计，锻炼了我综合运用所学专业知识以及提高了我查阅文献资料和运用MA TLAB软件对电路进行仿真分析的能力。通过对三相整流器的发展状况与背景进行了解和分析，我了解到三相整流器对电力电子设备的重要性，以及选用合适的整流器对电网环境的重要性。对三相桥式全控整流器与三相PWM整流器的结构和原理进行分析，让我们对当今尤为重要的两种三相整流器有了个初步的了解。并通过MATLAB软件仿真对三相桥式全控整流器与三相PWM整流器进行更深入的了解，这对后面三相PWM整流器的设计打下了基础。PWM整流器对电网环境起到了重要的作用，它能够有效的降低电力电子设备产生的谐波。对PWM整流器的控制、研究与设计是建立资源节约型和环境友好型社会的体现，也是一个非常重要的经济和社会价值的体现。从最初的茫然，到慢慢的进入状态，再到对思路渐渐的清晰。我经历了几个月的奋战，紧张而又充实的毕业论文终于落下了帷幕。回想这段日子的经历，真是感慨万千，让我懂得了很多，这将对我今后的工作和学习起到重要的作用。

参考文献（References）

[1] 林忠岳.现代电力电子应用技术[S].科学出版社.2007.

[2] 张淼,冯垛生.现代电力电子技术与应用[S].中国电力出版社.2011.2．

[3] 刘念洲，刘成浩.基于Matlab的三相电压型PWM整流系统仿真[J].船电技术，2009, 29

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[4] 洪乃刚.电力电子和电力拖动控制系统的MATLAB仿真[S].机械工业出版社.2006.1.

[5] 沈辉，2003：《精通simulink系统仿真与控制》[M].，北京大学出版社.

[6] 梁锦泽，曾岳南，张雪群，罗彬.三相电压型PWM整流器建模与仿真[J].通信电源技术，

2008, 25 (1):26-31.

[7] 王兆安，黄俊.电力电子技术[M].北京:机械工业出版社，2000.

致谢

本次毕业论文是在我尊敬的万旻老师的悉心指导下完成的，从论文的选题、资料的收集到最后的定稿，无不倾注着万老师的精心指导。这次毕业论文我的选题是基于MA TLAB的三相整流器设计。一开始，我对这个选题还是不知道从哪里下手的。于是并请教了指导万老师。万老师叫我们多在学校的图书馆查阅相关资料以及多和身边的同学交流，叫我们要认真主动的学习。查阅资料以及和同学交流后还有不懂的地方记就下来，再去找他。并且每次找他的时候，他都会很耐心的给我们解答在毕业论文设计上遇到的各种问题。刚开始写毕业论文的时候，我们都不知道怎么正确的使用论文的格式。万老师并告诉我们毕业论文书写的格式，还叫我们要养成规范书写论文的好习惯。在MTALAB仿真这块老师给予了我很大的帮助。我在软件安装与使用方面遇到了很多问题，并且每次问指导老师万老师。万老师都会很耐心仔细的为我解答。老师认真负责的态度让我很感动的态度。同时也深深地影响到了我。我想在以后的生活、工作、学习中都要像万老师一样认真负责。由于三相整流器涉及到很多种类型，很长一段时间我不知道选择研究的那种三相整理器。经过指导老师万老师的指点，我才找到毕业论文设计的方向。这让我对毕业论文选题有了更加明确的研究方向，让我学习更加有针对性和效率性，而不是盲目的查阅资料。最后在自己的努力以及老师同学的帮助下，我顺利的完成了毕业论文设计。在这次毕业论文设计中，我也变得更加主动认真的学习了，并且提高了自己独立学习的能力。通过这次毕业设计，让我受益匪浅，相信对我以后会有很大帮助。在此，特别感谢认真负责的指导老师万旻老师对我这么多的指导和帮助。

张升林（学生姓名）

2016年5月26日

matlab课程设计题目

课题一： 连续时间信号和系统时域分析及MATLAB实现 课题要求： 深入研究连续时间信号和系统时域分析的理论知识。利用MATLAB强大的图形处理功能、符号运算功能以及数值计算功能，实现连续时间信号和系统时域分析的仿真波形。 课题内容： 一、用MATLAB实现常用连续时间信号的时域波形（通过改变参数，分析其时域特性）。 1、单位阶跃信号， 2、单位冲激信号， 3、正弦信号， 4、实指数信号， 5、虚指数信号， 6、复指数信号。 二、用MATLAB实现信号的时域运算 1、相加， 2、相乘， 3、数乘， 4、微分， 5、积分 三、用MATLAB实现信号的时域变换（参数变化，分析波形变化） 1、反转， 2、使移（超时，延时）， 3、展缩， 4、倒相， 5、综合变化 四、用MATLAB实现信号简单的时域分解 1、信号的交直流分解， 2、信号的奇偶分解 五、用MATLAB实现连续时间系统的卷积积分的仿真波形 给出几个典型例子，对每个例子，要求画出对应波形。 六、用MATLAB实现连续时间系统的冲激响应、阶跃响应的仿真波形。 给出几个典型例子，四种调用格式。 七、利用MATLAB实现连续时间系统对正弦信号、实指数信号的零状态响应的仿真波形。 给出几个典型例子，要求可以改变激励的参数，分析波形的变化。 课题二： 离散时间信号和系统时域分析及MATLAB实现。 课题要求： 深入研究离散时间信号和系统时域分析的理论知识。利用MATLAB强大的图

形处理功能、符号运算功能以及数值计算功能，实现离散时间信号和系统时域分析的仿真波形。 课题内容： 一、用MATLAB绘制常用信号的时域波形（通过改变参数分析其时域特性） 1、单位序列， 2、单位阶跃序列， 3、正弦序列， 4、离散时间实指数序列， 5、离散时间虚指数序列， 6、离散时间复指数序列。 二、用MATLAB实现信号的时域运算 1、相加， 2、相乘， 3、数乘。 三、用MATLAB实现信号的时域变换（参数变化，分析波形的变化） 1、反转， 2、时移（超时，延时）， 3、展缩， 4、倒相。 四、用MATLAB实现离散时间系统卷积和仿真波形 给出几个典型例子，对每个例子要求画出e(k)，h(k)，e(i)，h(i)，h(-i)，Rzs(k)波形。 五、用MATLAB实现离散时间系统的单位响应，阶跃响应的仿真波形 给出几个典型例子，四中调用格式。 六、用MATLAB实现离散时间系统对实指数序列信号的零状态响应的仿真波形 给出几个典型例子，要求可以改变激励的参数，分析波形的变化。 课题三： 连续时间信号傅里叶级数分析及MATLAB实现。 课题要求： 深入研究连续时间信号傅里叶级数分析的理论知识，利用MATLAB强大的图形处理功能，符号运算功能以及数值计算功能，实现连续时间周期信号频域分析的仿真波形。 课题内容： 一、用MATLAB实现周期信号的傅里叶级数分解与综合 以周期矩形波信号为例，绘出包含不同谐波次数的合成波形，观察合成波形与原矩形 波形之间的关系及吉布斯现象。

matlab滤波器设计

长安大学 数字信号处理综合设 计 专业_______电子信息工程_______ 班级__24030602___________ 姓名_______张舒_______ 学号2403060203 指导教师陈玲 日期_______2008-12-27________

一、课程设计目的： 1. 进一步理解数字信号处理的基本概念、基本理论和基本方法； 2.熟悉在Windows环境下语音信号采集的方法； 3.学会用MATLAB软件对信号进行分析和处理； 4.综合运用数字信号处理理论知识，掌握用MATLAB软件设计FIR和IIR数字滤波器的方法； 5. 提高依据所学知识及查阅的课外资料来分析问题解决问题的能力。 二、课程设计内容： 1.语音信号的采集 利用windows下的录音机录制一段自己的话音，时间控制在1秒左右；并对语音信号进行采样，理解采样频率、采样位数等概念。 2.语音信号的频谱分析 利用函数fft对采样后语音信号进行快速傅里叶变换，得到信号的频谱特性。 3.设计数字滤波器 采用窗函数法和双线性变换法设计下列要求的三种滤波器，根据语音信号的特点给出有关滤波器的性能指标： 1）低通滤波器性能指标，fp=1000Hz，fc=1200Hz， As=100dB，Ap=1dB； 2）高通滤波器性能指标，fc=4800Hz，fp=5000Hz ，As=100dB，Ap=1dB； 3）带通滤波器性能指标，fp1=1200Hz，fp2=3000Hz，fc1=1000Hz，fc2=3200Hz，As=100dB，Ap=1dB。 4.对语音信号进行滤波 比较用两种方法设计的各滤波器的性能，然后用性能好的滤波器分别对采集的语音信号进行滤波；并比较滤波前后语音信号的波形及频谱，分析信号的变化。 5.回放语音信号，感觉滤波前后的声音变化。 三、实验原理 （一）基于双线性Z变换法的IIR数字滤波器设计 由于的频率映射关系是根据推导的，所以使jΩ轴每隔2π/Ts便映射到单位圆上一周，利用冲激响应不变法设计数字滤波器时可能会导致上述的频域混叠现象。为了克服这一问题，需要找到由s平面到z平面的另外的映射关系，这种关系应保证： 1) s平面的整个jΩ轴仅映射为z平面单位圆上的一周； 2) 若G(s)是稳定的，由G(s)映射得到的H(z)也应该是稳定的； 3) 这种映射是可逆的，既能由G(s)得到H(z)，也能由H(z)得到G(s)； 4) 如果G(j0)=1，那么。 双线性Z变换满足以上4个条件的映射关系，其变换公式为

滤波器设计MATLAB

数字信号处理

第一章概述 《数字信号处理》课程是通信专业的一门重要专业基础课，是信息的数字化处理、存储和应用的基础。通过该课程的课程设计实践，使我们对信号与信息的采集、处理、传输、显示、存储、分析和应用等有一个系统的掌握和理解，巩固和运用在《数字信号处理》课程中所学的理论知识和实验技能，掌握数字信号处理的基础理论和处理方法，提高分析和解决信号与信息处理相关问题的能力，为以后的工作和学习打下基础。 数字滤波器是一种用来过滤时间离散信号的数字系统，通过对抽样数据进行数学处理来达到频域滤波的目的。根据其单位冲激响应函数的时域特性可分为两类：无限冲激响应（IIR）滤波器和有限冲激响应（FIR）滤波器。 其中，设计IIR数字滤波器一般采用间接法（脉冲响应不变法和双线性变换法），应用

最广泛的是双线性变换法。 我们在课本中学到基本设计过程是： ①先将给定的数字滤波器的指标转换成过渡模拟滤波器的指标； ②设计过渡模拟滤波器； ③将过渡模拟滤波器系统函数转换成数字滤波器的系统函数。 而MATLAB信号处理工具箱中的各种IIR数字滤波器设计函数都是采用双线性变换法。第六章介绍的滤波器设计函数butter、cheby1 、cheby2 和ellip可以分别被调用来直接设计巴特沃斯、切比雪夫1、切比雪夫2和椭圆模拟和数字滤波器。 第二章总体方案设计 首先我将所给信号用MATLAB作图分析，然后通过观察st的幅频特性曲线，确定用高通滤波器作为处理信号的滤波器。选取滤波器的通带最大衰减为,阻带最小衰减为60dB为参数。 然后通过编程序调用MATLAB滤波器设计函数ellipord和ellip设计椭圆滤波器；通过编程序调用函数cheb1ord和cheby1设计切比雪夫滤波器，并绘图显示其幅频响应特性曲线。最后使用用滤波器实现函数filter，用两个滤波器分别对信号st进行滤波后绘图显示时域波形，观察滤波效果。 实验程序框图如图所示：

MATLAB课设报告

课程设计任务书 学生姓名：董航专业班级：电信1006班 指导教师：阙大顺，李景松工作单位：信息工程学院 课程设计名称：Matlab应用课程设计 课程设计题目：Matlab运算与应用设计5 初始条件： 1.Matlab6.5以上版本软件； 2.课程设计辅导资料：“Matlab语言基础及使用入门”、“Matlab及在电子信息课程中的应 用”、线性代数及相关书籍等； 3.先修课程：高等数学、线性代数、电路、Matlab应用实践及信号处理类相关课程等。 要求完成的主要任务：（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求） 1.课程设计内容：根据指导老师给定的7套题目，按规定选择其中1套完成； 2.本课程设计统一技术要求：研读辅导资料对应章节，对选定的设计题目进行理论分析， 针对具体设计部分的原理分析、建模、必要的推导和可行性分析，画出程序设计框图，编写程序代码（含注释），上机调试运行程序，记录实验结果（含计算结果和图表），并对实验结果进行分析和总结。具体设计要求包括： ①初步了解Matlab、熟悉Matlab界面、进行简单操作； ②MATLAB的数值计算：创建矩阵矩阵运算、多项式运算、线性方程组、数值统计； ③基本绘图函数：plot, plot3, mesh, surf等，要求掌握以上绘图函数的用法、简单图形 标注、简单颜色设定等； ④使用文本编辑器编辑m文件，函数调用； ⑤能进行简单的信号处理Matlab编程； ⑥按要求参加课程设计实验演示和答辩等。 3.课程设计说明书按学校“课程设计工作规范”中的“统一书写格式”撰写，具体包括： ①目录； ②与设计题目相关的理论分析、归纳和总结； ③与设计内容相关的原理分析、建模、推导、可行性分析； ④程序设计框图、程序代码（含注释）、程序运行结果和图表、实验结果分析和总结； ⑤课程设计的心得体会（至少500字）； ⑥参考文献（不少于5篇）； ⑦其它必要内容等。 时间安排：1.5周（分散进行） 参考文献： [1](美)穆尔,高会生,刘童娜,李聪聪．MA TLAB实用教程(第二版) . 电子工业出版社,2010. [2]王正林,刘明．精通MATLAB(升级版) .电子工业出版社,2011. [3]陈杰. MA TLAB宝典(第3版) . 电子工业出版社,2011. [4]刘保柱,苏彦华,张宏林. MATLAB 7.0从入门到精通(修订版) . 人民邮电出版社,2010. 指导教师签名：年月日 系主任（或责任教师）签名：年月日

基于matlab的毕业论文题目参考

基于matlab的毕业论文题目参考 MATLAB是美国MathWorks公司出品的商业数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括MATLAB和Simulink两大部分。以下是基于matlab的毕业论文题目，供大家参考。 基于matlab的毕业论文题目一： 1、基于遗传算法的小麦收割机路径智能优化控制研究 2、零转弯半径割草机连续翻滚特性参数化预测模型 3、基于MATLAB的PCD铰刀加工硅铝合金切削力研究 4、基于状态反馈的四容水箱控制系统的MATLAB仿真研究 5、基于Matlab软件的先天性外耳道狭窄CT影像特点分析 6、Matlab仿真在船舶航向自动控制系统中的研究与仿真 7、基于MATLAB的暂态稳定措施可行性仿真与分析 8、基于MATLAB的某专用越野汽车动力性能分析 9、基于MATLAB的电力系统有源滤波器设计 10、基于MATLAB和ANSYS的弹簧助力封闭装置结构分析 11、基于Matlab的液力变矩器与发动机匹配计算与分析 12、运用MATLAB绘制接触网下锚安装曲线 13、基于MatlabGUI的实验平台快速搭建技术 14、基于MATLAB的激光-脉冲MIG复合焊过程稳定性评价

15、测绘数据处理中MATLAB的优越性及应用 16、基于MATLAB柴油机供油凸轮型线设计 17、基于MATLAB语言的TRC加固受火后钢筋混凝土板的承载力分析方法 18、MATLAB辅助OptiSystem实现光学反馈环路的模拟 19、基于MATLABGUI的电梯关门阻止力分析系统设计 20、基于LabVIEW与MATLAB混合编程的手势识别系统 21、基于MATLAB的MZ04型机器人运动特性分析 22、MATLAB在煤矿巷道支护参数的网络设计及仿真分析 23、基于MATLAB的自由落体运动仿真 24、基于MATLAB的电动汽车预充电路仿真 25、基于Matlab的消弧模型仿真研究 26、基于MATLAB/GUI的图像语义自动标注系统 27、基于Matlab软件GUI的机械波模拟 28、基于Matlab的S曲线加减速控制算法研究 29、基于Matlab和Adams的超速机柔性轴系仿真 30、基于Matlab与STM32的电机控制代码自动生成 31、基于Matlab的相机内参和畸变参数优化方法 32、基于ADAMS和MATLAB的翻转机构联合仿真研究 33、基于MATLAB的数字图像增强软件平台设计 34、基于Matlab的旋转曲面的Gif动画制作 35、浅谈Matlab编程与微分几何简单算法的实现

简单低通滤波器设计及matlab仿真

东北大学 研究生考试试卷 考试科目： 课程编号： 阅卷人: 考试日期： 姓名：xl 学号： 注意事项 1.考前研究生将上述项目填写清楚. 2.字迹要清楚,保持卷面清洁. 3.交卷时请将本试卷和题签一起上交. 4.课程考试后二周内授课教师完成评卷工作,公共课成绩单与试卷交研究生院培养办公室, 专业课成绩单与试卷交各学院,各学院把成绩单交研究生院培养办公室. 东北大学研究生院培养办公室

数字滤波器设计 技术指标： 通带最大衰减： =3dB ， 通带边界频率： ＝100Hz 阻带最小衰减： ＝20dB 阻带边界频率： ＝200Hz 采样频率：Fs=200Hz 目标： 1、根据性能指标设计一个巴特沃斯低通模拟滤波器。 2、通过双线性变换将该模拟滤波器转变为数字滤波器。 原理： 一、模拟滤波器设计 每一个滤波器的频率范围将直接取决于应用目的，因此必然是千差万别。为了使设计规范化，需要将滤波器的频率参数作归一化处理。设所给的实际频 率为Ω（或f ），归一化后的频率为λ，对低通模拟滤波器令λ＝p ΩΩ/，则1 =p λ， p s s ΩΩ=/λ。令归一化复数变量为p ，λj p =，则p p s j j p Ω=ΩΩ==//λ。所以巴 特沃思模拟低通滤波器的设计可按以下三个步骤来进行。 (1)将实际频率Ω规一化 (2)求Ωc 和N 11010/2-=P C α s p s N λααlg 1 10 110lg 10 /10/--= 这样Ωc 和N 可求。 p x fp s x s f

根据滤波器设计要求＝3dB ，则C ＝1，这样巴特沃思滤波器的设计就只剩一个参数N ，这时 N p N j G 222 )/(11 11)(ΩΩ+= += λλ (3)确定)(s G 因为λj p =，根据上面公式有 N N N p j p p G p G 22)1(11 )/(11)()(-+= += - 由 0)1(12=-+N N p 解得 )221 2exp(πN N k j p k -+=，k ＝1，2， (2) 这样可得 1 )21 2cos(21 ) )((1 )(21+-+-= --= -+πN N k p p p p p p p G k N k k 求得)(p G 后，用p s Ω/代替变量p ，即得实际需要得)(s G 。 二、双线性变换法 双线性变换法是将s 平面压缩变换到某一中介1s 平面的一条横带里，再通过标准变换关系)*1exp(T s z =将此带变换到整个z 平面上去，这样就使s 平面与z 平面之间建立一一对应的单值关系，消除了多值变换性。 为了将s 平面的Ωj 轴压缩到1s 平面的1Ωj 轴上的pi -到pi 一段上，可以通过以下的正切变换来实现： )21 tan(21T T Ω= Ω 这样当1Ω由T pi -经0变化到T pi 时，Ω由∞-经过0变化到∞+，也映射到了整个Ωj 轴。将这个关系延拓到整个s 平面和1s 平面，则可以得到

Matlab课程设计报告

自控系统仿真软件课程设计报告 MATLAB 设计题目：牛顿摆球 姓名： 学号： 院系： 班级：1203 指导教师： 2014年12月20日

一．课程设计目的 1、熟悉课程设计的基本流程； 2、掌握MATLAB语法结构及调试方法； 3、熟悉MATLAB函数调用，熟练二维画图; 4、掌握MATLAB语言在控制方面的运用； 5、学会用MATLAB进行基本仿真； 6、掌握MATLAB编程技巧，提高编程水平。 二．系统分析 1.题目的描述： （1）牛顿摆球原理描述 五个质量相同的球体由吊绳固定，彼此紧密排列。当摆动最右侧的球并在回摆时碰撞紧密排列的另外四个球，最左边的球将被弹出，并仅有最左边的球被弹出。当然此过程也是可逆的，当摆动最左侧的球撞击其它球时，最右侧的球会被弹出。当最右侧的两个球同时摆动并撞击其他球时，最左侧的两个球会被弹出。同理相反方向同样可行，并适用于更多的球。 为了更接近现实，在这里我将考虑重力及空气阻力的影响，摆球将不会永无止境的运动下去，由于外界因素的影响，摆球运动一段时间后将回归静止状态。（2）通过MATLAB动画程序制作软件，实现下述过程 当运行程序时，把最右边的小球拉到一定的高度放下，让其碰撞其余四个小球，仅让最左边的小球被弹出，当最左边小球回摆碰撞其它球时，最右边小球又被弹出，如此循环。由于是非理想条件下，摆球的摆动幅度会随摆动次数的增加越来越小，直到静止。 时间停顿两秒，把右边两小球一起拉到一定高度放下，让其碰撞其余三个球，同样仅让左边两球被弹出，当球回摆再次碰撞时，最右边两球又被同时弹出，如此循环，因为外界因素的影响，最终五个球都会静止下来。 （3）整个实验看似简单，但要在MATLAB上完成这样一个动画过程，还是需要下点功夫，克服困难的。经过自己的努力，终于实现了整个过程，这也是一种不小的收获。 2.设计要求： （1）能够实现有阻尼摆动，即摆幅随摆动次数增加越来越小，直到静止。（2）能够让摆球弧线摆动。 三．系统设计 1.系统设计过程 （1）通过函数axis建立坐标系 （2）在坐标系范围内通过函数line画各个支架 （3）通过函数title添加标题“动量守恒实验”、函数text添加标注“牛顿摆球” （4）通过函数line画出五个球，并设定其初始位置，颜色,大小,线条的擦拭方式

毕业设计用matlab仿真

毕业设计用matlab仿真 篇一：【毕业论文】基于matlab的人脸识别系统设计与仿真(含matlab源程序) 基于matlab的人脸识别系统设计与仿真 第一章绪论 本章提出了本文的研究背景及应用前景。首先阐述了人脸图像识别意义；然后介绍了人脸图像识别研究中存在的问题；接着介绍了自动人脸识别系统的一般框架构成；最后简要地介绍了本文的主要工作和章节结构。 1.1 研究背景 自70年代以来.随着人工智能技术的兴起.以及人类视觉研究的进展.人们逐渐对人脸图像的机器识别投入很大的热情，并形成了一个人脸图像识别研究领域，.这一领域除了它的重大理论价值外，也极具实用价值。 在进行人工智能的研究中，人们一直想做的事情就是让机器具有像人类一样的思考能力，以及识别事物、处理事物的能力，因此从解剖学、心理学、行为感知学等各个角度来探求人类的思维机制、以及感知事物、处理事物的机制，并努力将这些机制用于实践，如各种智能机器人的研制。人脸图像的机器识别研究就是在这种背景下兴起的，因为人们发现许多对于人类而言可以轻易做到的事情，而让机器来实现却很难，如人脸图像的识别，语音识别，自然语言理解等。

如果能够开发出具有像人类一样的机器识别机制，就能够逐步地了解人 类是如何存储信息，并进行处理的，从而最终了解人类的思维机制。 同时，进行人脸图像识别研究也具有很大的使用价依。如同人的指纹一样，人脸也具有唯一性，也可用来鉴别一个人的身份。现在己有实用的计算机自动指纹识别系统面世，并在安检等部门得到应用，但还没有通用成熟的人脸自动识别系统出现。人脸图像的自动识别系统较之指纹识别系统、DNA鉴定等更具方便性，因为它取样方便，可以不接触目标就进行识别，从而开发研究的实际意义更大。并且与指纹图像不同的是，人脸图像受很多因素的干扰:人脸表情的多样性;以及外在的成像过程中的光照，图像尺寸，旋转，姿势变化等。使得同一个人，在不同的环境下拍摄所得到的人脸图像不同，有时更会有很大的差别，给识别带来很大难度。因此在各种干扰条件下实现人脸图像的识别，也就更具有挑战性。 国外对于人脸图像识别的研究较早，现己有实用系统面世，只是对于成像条件要求较苛刻，应用范围也就较窄，国内也有许多科研机构从事这方而的研究，并己取得许多成果。 1.2 人脸图像识别的应用前景 人脸图像识别除了具有重大的理论价值以及极富挑战

关于滤波器设计的matlab函数简表

关于滤波器设计、实现的Matlab函数分类函数名功能说明 滤波器分析 （求幅频、相频响应）abs求模值 angle求相角 freqs模拟滤波器的频率响应freqz数字滤波器的频率响应grpdelay群延迟 impz脉冲响应（离散的）zplane画出零极点图 fvtool滤波器可视化工具 滤波器实现（求输入信号通过滤波器的响应）conv/conv2卷积/二维卷积 filter求信号通过滤波器的响应 IIR滤波器阶数估算buttord巴特沃斯滤波器阶数估算 cheb1ord切比雪夫Ⅰ型滤波器阶数估算 cheb2ord切比雪夫Ⅱ型滤波器阶数估算 ellopord椭圆滤波器阶数估算 IIR数字滤波器设计（求系统函数H(z)）butter cheby1 cheby2 ellip 模拟低通滤波器原型（归一化的）buttap模拟低通巴特沃斯滤波器原型cheb1ap模拟低通切比雪夫Ⅰ型滤波器原型cheb2ap模拟低通切比雪夫Ⅱ型滤波器原型ellipap模拟低通椭圆滤波器原型besselap模拟低通贝塞尔滤波器原型 模拟低通滤波器设计（求系统函数H(s)）butter巴特沃斯滤波器设计cheby1切比雪夫Ⅰ型滤波器设计cheby2切比雪夫Ⅱ型滤波器设计ellip椭圆滤波器设计besself贝塞尔滤波器设计 模拟滤波器频带变换lp2bp低通→带通 lp2bs低通→带阻 lp2hp低通→高通 lp2lp低通→低通 滤波器离散化（由模拟滤波器得到数字滤波器）bilinear脉冲响应不变法impinvar双线性变换法 FIR滤波器设计fir1基于窗函数的FIR滤波器设计 fir2基于窗函数的任意响应FIR滤波器设 计 窗函数boxcar矩形窗 rectwin矩形窗 bartlett三角窗

matlab课程设计拟定题目

第一类：单位转换 1.长度单位换算的设计与实现 2.面积单位换算的设计与实现 3.体积单位换算的设计与实现 4.容积单位换算的设计与实现 5.质量单位换算的设计与实现 6.时间单位换算的设计与实现 7.温度单位换算的设计与实现 7.压强单位换算的设计与实现 8.角度单位换算的设计与实现 8.功率单位换算的设计与实现 第二类：曲线绘制 1.直线的自动绘制和相关计算 2.椭圆的自动绘制和相关计算 3.双曲线的自动绘制和相关计算 4.抛物线的自动绘制和相关计算 5.心脏线的自动绘制和相关计算 6.渐开线的自动绘制和相关计算 7.滚圆线的自动绘制和相关计算 8.三叶玫瑰线的自动绘制和相关计算9.四叶玫瑰线的自动绘制和相关计 10.阿基米德螺线的自动绘制和相关计算第三类：曲面绘制 1.球面的自动绘制和相关计算 2.椭球面的自动绘制和相关计算 3.单叶双曲面的自动绘制和相关计算 4.双叶双曲面的自动绘制和相关计算 5.抛物面的自动绘制和相关计算 6.双曲抛物面的自动绘制和相关计算 7.双曲柱面的自动绘制和相关计算 8.椭圆柱面的自动绘制和相关计算 9.抛物柱面的自动绘制和相关计算 10.圆锥面的自动绘制和相关计算 第四类：线性回归 1.男士身高体重相关计算经验公式 2.女士身高体重相关计算经验公式 3.男士胖瘦等级的确定 4.女士胖瘦等级的确定 5.男士身高脚长相关计算经验公式 6.女士身高脚长相关计算经验公式 7.父子身高相关性研究 8.母子身高相关性研究 9.父女身高相关性研究 10.母女身高相关性研究 第五类：学习成绩 1.期末总评自动计算的设计与实现 2.成绩等级自动评定的设计与实现 3.成绩分段自动统计的设计与实现 4.成绩分布折线自动绘制的设计与实现 5.成绩自动统计分析的设计与实现 6.试卷分布自动分析的设计与实现 7.试卷难度自动分析的设计与实现 8.考试成绩名次自动生成的设计与实现

基于matlab的FIR数字滤波器设计(多通带,窗函数法)

数字信号处理 课程设计报告 设计名称：基于matlab的FIR数字滤波器设计 彪

一、课程设计的目的 1、通过课程设计把自己在大学中所学的知识应用到实践当中。 2、深入了解利用Matlab设计FIR数字滤波器的基本方法。 3、在课程设计的过程中掌握程序编译及软件设计的基本方法。 4、提高自己对于新知识的学习能力及进行实际操作的能力。 5、锻炼自己通过网络及各种资料解决实际问题的能力。 二、主要设计内容 利用窗函数法设计FIR滤波器，绘制出滤波器的特性图。利用所设计的滤波器对多个频带叠加的正弦信号进行处理，对比滤波前后的信号时域和频域图，验证滤波器的效果。 三、设计原理 FIR 滤波器具有严格的相位特性，对于信号处理和数据传输是很重要的。 目前 FIR滤波器的设计方法主要有三种：窗函数法、频率取样法和切比雪夫等波纹逼近的最优化设计方法。常用的是窗函数法和切比雪夫等波纹逼近的最优化设计方法。本实验中的窗函数法比较简单，可应用现成的窗函数公式，在技术指标要求高的时候是比较灵活方便的。 如果 FIR 滤波器的 h(n)为实数, 而且满足以下任意条件,滤波器就具有准确的线性相位： 第一种：偶对称，h(n)=h(N-1-n)，φ (ω)=-(N-1)ω/2 第二种：奇对称，h(n)=-h(N-1-n), φ(ω)=-(N-1)ω/2+pi/2 对称中心在n=(N-1)/2处 四、设计步骤 1.设计滤波器 2.所设计的滤波器对多个频带叠加的正弦信号进行处理 3.比较滤波前后信号的波形及频谱 五、用窗函数设FIR 滤波器的基本方法 基本思路：从时域出发设计 h(n)逼近理想 hd(n)。设理想滤波器的单位响应在时域表达为hd(n),则Hd(n) 一般是无限长的，且是非因果的，不能

matlab课程设计题目全

Matalab课后作业 学院：电气信息工程及其自动化 班级： 学号： 姓名： 完成日期： 2012年12月23日

1、 matlab 软件主要功能是什么？电气工程及其自动化专业本科生主要用到哪 些工具箱，各有什么功能？ 答：（1）主要功能：工业研究与开发； 数学教学，特别是线性代数；数值分析和科学计算方面的教学与研究；电子学、控制理论和物理学等工程和科学学科方面的教学与研究； 经济学、化学和生物学等计算问题的所有其他领域中的教学与研究；符号计算功能；优化工具；数据分析和可视化功能；“活”笔记本功能；工具箱；非线性动态系统建模和仿真功能。 （2）常用工具箱： （a ） MATLAB 主工具箱：扩充matlab 的数值计算、符号运算功能、图形建模仿真功能、文字处理功能以及与硬件实时交互功能。 （b ）符号数学工具箱：符号表达式、符号矩阵的创建；符号可变精度求解；因式分解、展开和简化；符号代数方程求解；符号微积分；符号微分方程。 （c ） SIMULINK 仿真工具箱： 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。 （d ）信号处理工具箱：数字和模拟滤波器设计、应用及仿真；谱分析和估计；FFT 、DCT 等 变换；参数化模型。 （e ）控制系统工具箱：连续系统设计和离散系统设计；状态空间和传递函数以及模型转换；时域响应（脉冲响应、阶跃响应、斜坡响应）；频域响应（Bode 图、Nyquist 图）；根轨迹、极点配置。 2、设y=23e t 4-sin(43t+3 ),要求以0.01秒为间隔，求出y 的151个点，并求出其导数的值和曲线。 程序如下： clc clear x=0:0.01:1.5; y=sqrt(3)/2*exp(-4*x).*sin(4*sqrt(3)*x+pi/3); y1=diff(y); subplot(2,1,1) plot(x,y) subplot(2,1,2) plot(x(1:150),y1) 曲线如下图所示：

基于MATLAB的PID控制器设计毕业设计(论文)

毕业设计论文 基于MATLAB的PID控制器设计

毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。 作者签名：日期： 指导教师签名：日期： 使用授权说明 本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。 作者签名：日期：

学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名：日期：年月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 涉密论文按学校规定处理。 作者签名：日期：年月日 导师签名：日期：年月日

matlab数字滤波器设计程序

%要求设计一butterworth低通数字滤波器，wp=30hz，ws=40hz，rp=0.5，rs=40，fs=100hz。>>wp=30;ws=40;rp=0.5;rs=40;fs=100; >>wp=30*2*pi;ws=40*2*pi; >> [n,wn]=buttord(wp,ws,rp,rs,'s'); >> [z,p,k]=buttap(n); >> [num,den]=zp2tf(z,p,k); >> [num1,den1]=impinvar(num,den); Warning: The output is not correct/robust. Coeffs of B(s)/A(s) are real, but B(z)/A(z) has complex coeffs. Probable cause is rooting of high-order repeated poles in A(s). > In impinvar at 124 >> [num2,den2]=bilinear(num,den,100); >> [h,w]=freqz(num1,den1); >> [h1,w1]=freqz(num2,den2); >>subplot(1,2,1); >>plot(w*fs/(2*pi),abs(h)); >>subplot(1,2,2); >>plot(w1*fs/(2*pi),abs(h1)); >>figure(1); >>subplot(1,2,1); >>zplane(num1,den1); >>subplot(1,2,2); >>zplane(num2,den2);

(完整版)基于matlab的人脸识别系统设计毕业设计

毕业设计 [论文] 题目：基于MATLAB的人脸识别系统设计 学院：电气与信息工程学院 专业：自动化 姓名：张迎

指导老师：曹延生 完成时间：2013.05.28

摘要 人脸识别是模式识别和图像处理等学科的一个研究热点，它广泛应用在身份验证、刑侦破案、视频监视、机器人智能化和医学等领域，具有广阔的应用价值和商用价值。人脸特征作为一种生物特征，与其他生物特征相比，具有有好、直接、方便等特点，因此使用人脸特征进行身份识别更易于被用户所接受。 人脸识别技术在过去的几十年得到了很大的发展，但由于人脸的非刚性、表情多变等因素，使得人脸识别技术在实际应用中面临着巨大的困难。本文针对近年来国内外相关学术论文及研究报告进行学习和分析的基础上，利用图像处理的matlab实现人脸识别方法，这种实现简单且识别准确率高，但其缺点是计算量大，当要识别较多人员时，该方法难以胜任。 利用MATLAB实现了一个集多种预处理方法于一体的通用的人脸图像预处理仿真系统，将该系统作为图像预处理模块可嵌入在人脸识别系统中，并利用灰度图像的直方图比对来实现人脸图像的识别判定。 关键词：图像处理, Matlab, 人脸识别, 模式识别

ABSTRACT Human face recognition focuses on pattern recognition ,image processi ng andother subjects.It is widely used in authentication,investigation,video surveillance,intelligent robots,medicine and other areas.Facerecognition ha s wide application and business value.Facial feature asabiological character istic,compared with others is direct,friendly andconvenient.Facial featuree mployed in authentication are user-friendly. The technology of face recognition in the past few years obtained the v ery big development, but due to the face of nonrigid, expression and chang eablefactors, the face recognition technology in practical application are fa cing great difficulties. This paper aimed at home and abroad in recent year s the relevant papers and researchreports on study and on the basis of the a nalysis, some units within the data sensitivity places need to enter personne l to carry out limitation design and develop a set of identity verification ide ntification system, the system uses PCA face recognition method, therealiza tion is simple and the accuracy rate of recognition is high,but itsdrawback i s that a large amount of calculation, when to identify more staff,this metho d is difficult to do. The realization of a set of various pretreatment methods in one of the generic face image preprocessing simulation system based on MATLAB, the system is used as the image preprocessing module can be embedded in a face recognition system, and using the histogram matching gray image to realize the recognition of human face images to determine.

基于MATLAB的数字滤波器设计

基于matlab的数字滤波器设计 摘要：本文介绍的是数字滤波器在MATLAB环境下的设计方法。数字滤波是数字信号处理的重要内容，在实际应用中有非常大的作用。我们研究的数字滤波器可分为IIR和FIR两大类。对于IIR数字滤波器的设计，我们需要借助模拟原型滤波器，然后再将模拟滤波器转化为数字滤波器，文中采用的设计方法是脉冲响应不变法、双向性变换法和完全函数设计法；对于FIR数字滤波器的设计，可以根据所给定的频率特性直接设计，文中采用的设计方法是窗函数法。根据IIR 滤波器和FIR滤波器的特点，本文在MATLAB坏境下分别用双线性变换法设计IIR和用窗函数设计FIR数字滤波器，并让这两种滤波器对采集的语音信号进行分析和比较，经过分析，最后给出了IIR和FIR对语音滤波的效果，并总结这两种滤波器在MATLAB环境下设计方法的优缺点。 关键词：数字滤波器；IIR ；FIR ；MATLAB

The Design of Digital Filter based on MATLAB Abstract：This article describes a digital filter in the MATLAB environment design. Digital filtering is an important part of digital signal processing which is playing a very big role in practice .The digital filter we studied can be divided into two categories——IIR and FIR. For the IIR digital filter design, we will need the help of simulation prototype filter, analog filters and then converted it into digital filter For the IIR digital filter design .The design methods used in the text is the same impulse response method, bi-sexual transformation and full function design ;We can based on the frequency characteristics of the given direct design, design method used in the text is the window function for FIR digital filter design. Based on the characteristics of IIR filter and FIR filters ,the bad paper in the MATLAB environment under the bilinear transformation method were used to design IIR and FIR with window function digital filter design and filters to capture both the voice signal analysis and compare. Through analysis of IIR and FIR Finally, the effect of filtering on the speech, and concluded the advantages and disadvantages in the two filter design methods in the MATLAB environment. Key words: Digital Filter ；IIR；FIR；MATLAB

MATLAB课程设计任务书

课程设计任务书 学生姓名：专业班级：电信 指导教师：工作单位：信息工程学院 题目:MATLAB运算与应用设计2 初始条件： 1.MATLAB6.5以上版本软件； 2.课程设计辅导资料：“MATLAB语言基础及使用入门”、“MATLAB及在电子信息课程中的 应用”等； 3.先修课程：信号与系统、数字信号处理、MATLAB应用实践及信号处理类课程等。 要求完成的主要任务: （包括课程设计工作量及其技术要求，以及说 明书撰写等具体要求） （1）选择一本《MATLAB教程》，学习该教程的全部内容，包括使用方法、数组运算、矩阵运算、数学运算、程序设计、符号计算、图形绘制、GUI设计等内容； （2）对该套综合题的10道题，进行理论分析，针对具体设计部分的原理分析、建模、必要的推导和可行性分析，画出程序设计框图，编写程序代码（含注释），上机调试运行程序，记录实验结果（含计算结果和图表）。 （3）对实验结果进行分析和总结； （4）要求阅读相关参考文献不少于5篇； （5）根据课程设计有关规范，按时、独立完成课程设计说明书。 时间安排: (1) 布置课程设计任务,查阅资料,学习《MATLAB教程》十周； (2) 进行编程设计一周； (3) 完成课程设计报告书一周； 指导教师签名：年月日 系主任（或责任教师）签名：年月日

目录 1 MATLAB概述 (3) 1.1MATLAB简介 (4) 1.2MATLAB的功能 (4) 1.3MATLAB 的典型应用 (6) 2设计题目：MATLAB运算与应用设计套题二 (6) 3设计内容 (8) 3.1 题一 (8) 3.2 题二 (8) 3.3 题三 (9) 3.4 题四 (10) 3.5 题五 (15) 3.6 题六 (15) 3.7 题七 (15) 3.8 题八 (16) 3.9 题九 (17) 3.10题十 (18) 4 课程设计心得 (20) 5参考文献 (21) 6 本科生课程设计成绩评定表 (22)

(完整版)基于matlab的通信系统仿真毕业论文

创新实践报告
报 告 题 目： 学 院 名 称： 姓 名：
基于 matlab 的通信系统仿真 信息工程学院 余盛泽
班 级 学 号： 指 导 老 师： 温 靖

二 O 一四年十月十五日
目录
一、引言........................................................................................................................ 3 二、仿真分析与测试 ................................................................................................... 4
2.1 随机信号的生成 ............................................................................................................... 4 2.2 信道编译码 ........................................................................................................................ 4 2.2.1 卷积码的原理 ........................................................................................................ 4 2.2.2 译码原理 ................................................................................................................ 5 2.3 调制与解调 ....................................................................................................................... 5 2.3.1 BPSK 的调制原理 .................................................................................................. 5 2.3.2 BPSK 解调原理 ...................................................................................................... 6 2.3.3 QPSK 调制与解调 ................................................................................................. 7 2.4 信道 .................................................................................................................................... 8