【优秀毕业论文】连续系统simulink状态空间建模分析方法程序设计

般描述为设状态变量选为则陕西理工学院毕业设计第页共页由微分方程有所以因此，系统的状态方程输出方程为，由微分方程表达为矩阵形式，如下快速创建连续系统状态空间模型的方法创建连续系统传递函数的方法对于般的低阶电路系统，例如三阶电路电路，要得到它的系统函数，可以先由把三阶电路系统映射到域，可以计算出其等效阻抗，再在复频域进行求解，这样比较方便简单。

具体做法如下将电路映射到域，在频域的电路如下图所示图三阶复频域电路利用拉普拉斯变换进行分析电阻不变，电感变为，电容变为，由复频域电路图建立复频域代数方程陕西理工学院毕业设计第页共页其等效阻抗输出像函数代入的值，最后的输出象函数由输出象函数得系统函数在本课题里，主要以高阶连续系统离散化为例，并选取合适典型离散系统低通数字滤波器系统，在这里，由于滤波器内部的结构不明确，所以无法用上述方法求解，但可以利用编程求解传递函数。

举例如下若给出滤波器的技术指标如下，аа。

具体编程求解传递函数如下的模拟滤波器的指标计算响应的模拟滤波器阶数和截止频率计算该响应的模拟滤波器的系统函数程序运行结果如下说明传递函数的分母的各个系数为，分子的系数为。

分子分母都是降序排列。

由此便可写出系统的传递函数。

构造描述连续系统的状态空间模型矩阵要由传递函数求解状态空间矩阵的方法，有两种。

种是通过迭代法演算，先将传递函数写成微分差分方程，再根据定义或画出流程图进行计算，这种方法只适合低阶系统，高阶系统会变的复杂，繁琐，所以应用不广泛，但不抽象，有利于理解。

另种是通过编程直接求解，它陕西理工学院毕业设计第页共页简单，快捷，但具体算法不明确。

例如上述滤波器已求得的分子，分母系数，分别为在里可以调用函数进行转换，具体做法如下设运行结果如下由此，便可由传递函数得到状态空间矩阵。

用状态空间建模求解系统数值解的思路用编程设计并描述低通数字滤波器在现代通信系统中，由于信号中经常混有各种复杂成分，所以很多信号分析都是基于滤波器而进行的，而数字滤波器是通过数值运算实现滤波，具有处理精度高稳定灵活不存在阻抗匹配问题，可以实现模拟滤波器无法实现的特殊滤波功能。

数字滤波器根据其冲激响应函数的时域特性，可分为两种，即无限长冲激响应数字滤波器和有限长冲激响应数字滤波器。

实现滤波器的阶次较低，所用的存储单元较少，效率高，精度高，而且能够保留些模拟滤波器的优良特性，因此应用很广。

软件以矩阵运算为基础，把计算可视化及程序设计有机融合到交互式工作环境中，并且为数字滤波的研究和应用提供了个直观高效便捷的利器。

在数字信号处理中起着重要的作用并已获得广泛应用的是数字滤波器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滤波器和有限冲激响应滤波器。

与滤波器相比，的实现采用的是递归结构，极点须在单位圆内，在相同设计指标下，实现滤波器的阶次较低，即所用的存储单元少，从而经济效率高。

其差分方程为陕西理工学院毕业设计第页共页系统函数为设计滤波器的任务就是寻求个物理上可实现的系统函数，使其频率响应满足所希望得到的频域指标，即符合给定的通带截止频率阻带截止频率通带衰减系数和阻带衰减系数。

滤波器指标参数如下图所示。

图中，和分别为通带边界频率和阻带边界频率和分别为通带波纹和阻带波纹允许的衰减般用数表示，通带内所允许的最大衰减计算该响应的模拟滤波器的系统函数用双线性变换法转换成数字滤波器调用和直接设计数字滤波器得出状态空间矩阵后，可以写出微分方程，后编程求解系统。

结束语现代的社会是信息的社会，很多与人们生活紧密相关的都是通信领域，比如决定现代社会发展方向的电脑以及几乎每个同学都拥有的收音机，手机等等无不说明通信系统的重要性。

学会的软件如，并对通信系统应用和开发的设计思想有了更进步的了解和掌握。

通过这次做毕业设计发现自己的看法有点太片面。

毕业设计不仅是对前面所学知识的种检验，而且也是对自己能力的种提高。

通过这次毕业设计使我明白了自己原来知识还比较欠缺。

自己要学习的东西还太多，以前老是觉得自己什么东西都会，什么东西都懂，有点眼高手低。

通过这次毕业设计，我才明白学习是个长期积累的过程，无论是在以后的工作还是生活中都应该不断的学习，努力提高自己知识和综合素质。

在设计的过程中我总会遇到这样那样的问题，我有失落过，烦恼过，悲伤过，但我明白这又是我人生中的大挑战，角色的转换，这除了有较强的适应力和乐观的生活态度外，更重要的是得益于两年的学习积累和技能的培养。

在这里我知道我的将来会有光辉灿烂的天。

在这次毕业设计里，给我仅是初步的经验积累，对于迈向社会远远不够的，我必须做出更大的努力在这次毕业设计中，我有发现了自己很多问题。

例如，对在课堂上所学过的知识理解得不够深刻，掌握得也不够牢固，自己的实际动手能力和思考的能力也需要提高，还应多查资料很好的理解和运用各个软件的功能。

致谢虽然在完成毕业设计的过程中有过失落，有过烦恼，但在这次毕业设计中也使我们的同学间的关系更进步，在此期间同学之间互相帮助，有什么不懂的大家在起商量，起讨论，听听不同的看法不同的意见，这使我们能更好的理解知识，透彻知识，运用知识，因此在这里我要非常感谢帮助我的同学和指导老师龙老师，谢谢你们的帮助，在此要感谢我的指导老师对我悉心的指导，感谢老师给我的帮助。

在设计过程中，我通过查阅大量有关资料，与同学交流经验和自学，并向老师请教等方式，使自己学到了不少知识，也经历了不少艰辛，但收获同样巨大。

在整个设计中我懂得了许多东西，也培养了我工作的能力，树立了对自己工作能力的信心，相信会对今后的学习工作生活有非常重要的影响。

而且大大提高了动手陕西理工学院毕业设计第页共页的能力，使我充分体会到了在创造过程中探索的艰难和成功时的喜悦。

虽然这个设计做的也不太好，但是在设计过程中所学到的东西是这次毕业设计的最大收获和财富，使我终身受益。

这次毕业设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正地学到东西，服务于社会。

参考文献王展多状态多阶段任务系统可靠性分析方法研究电子科技大学学报，吴大正信号与线性系统北京高等教育出版社，高西全，丁玉美数字信号处理第三版西安电子科技大学出版社，郭琼软件及其在电路原理教学中的应用青海大学学报，韩俊基于状态空间法的多机系统次同步谐振研究浙江大学学报，王晋基于的建筑环境控制系统的计算机辅助设计与仿真分析天津大学学报，宋晨，杨超种气动弹性状态空间建模方法的对比中国航空航天大学学报单泽彪基于实现的数模混合控制系统仿真新方法吉林大学学报，陕西理工学院毕业设计第页共页附录程序主体部分用脉冲响应不变法设计数字低通滤波器的模拟滤波器的指标计算响应的模拟滤波器阶数和截止频率计算该响应的模拟滤波器的系统函数用脉冲响应不变法将模拟转为数字滤波器高阶离散系统用状态空间函数模块建模，仿真求解系统的方法以上系统完全描述了此高阶离散系统正弦波的幅度为定步长求解，步长为，求解时区为，信号源采样时间，即定步长解算器的解算步长解算时区取为状态变量的第列是，第二列是，以此类推状态变量的第列是，第二列是，绘制波形信源波形高阶离散系统在正弦波激励下的零输入响应陕西理工学院毕业设计第页共页高阶离散系统在正弦波激励下的零状态响应高阶离散系统在正弦波激励下的全响应频谱分析输入信号频谱系统零输入响应频谱系统零状态响应频谱系统零输入响应相位系统零状态响应相位陕西理工学院毕业设计毕业设计题目连续系统状态空间建模分析方法程序设计学生姓名杨立娟学号所在院系物理与电信工程学院专业班级电子信息科学与技术指导教师龙姝明完成地点实验楼教室陕西理工学院毕业设计连续系统状态空间建模分析方法程序设计杨立娟陕理工物电学院电子信息科学与技术班，陕西汉中指导老师龙姝明摘要本课题基于对信号与信息处理课程中用建模及应用分析滤波器问题的深入研究。

通过自身掌握的理论知识，主要以高阶连续系统模拟滤波器为例，并将其离散化，转化为离散系统，从而对离散系统处理。

用状态空间函数模块建模，观察并分析波形。

其次，用中的文件编程，求解系统，绘制波形并进行频谱分析。

在本课题中，主要将连续系统转化为离散系统，再用计算机和软件进行研究，用对高阶离散系统建模，并设置模块参数，自定义函数为正弦波的叠加，传输函数的相关参数后运行并进行频谱分析，使信号的性态都能得到处理和研究。

通过编程，求解高阶离散系统的零输入响应，零状态响应和完全响应，求解实际生活中的各种问题，改变参数并对信号进行适当的频谱分析。

关键字连续系统离散化文件陕西理工学院毕业设计陕西理工学院毕业设计目录引言状态空间分析方法的概述快速创建连续系统状态空间模型的方法创建连续系统传递函数的方法构造描述连续系统的状态空间模型矩阵用状态空间建模求解系统数值解的思路用编程设计并描述低通数字滤波器创建系统的状态空间模型模块内部参数设置及数据存储利用状态空间建模求解系统的优缺点连续系统状态空间建模分析方法程序设计的思路调用模型文件及编程求解系统响应分析系统的频谱与相位状态空间分析方法的应用实例分析求解低阶电路系统设计分析滤波器系统结束语致谢参考文献附录陕西理工学院毕业设计第页共页引言随着科学技术的发展，系统的组成也日益复杂。

连续系统状态空间建模分析方法连续系统的各种解析解法虽然便于理论分析系统响应的变化趋势和系统特性，但实际系统总是多输入多输出的高阶系统，它们的解析形式的响应求解极为困难即便较低阶系统的解析响应能够得到，其函数表示也比较复杂。

而连续系统的区间数值解法本质上用的是迭代解法，总是能够方