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基于simulink的PCM编译码器设计及运用

PCM编译码器设计及应用

1、引言

随着电子技术和计算机技术的发展，仿真技术得到了广泛的应用。基于信号的用于通

信系统的动态仿真软件simulink具有强大的功能，可以满足从底层到高层不同层次的设计、分析使用，形成多层系统，使系统设计更加简洁明了，便于完成复杂系统的设计。

simulink具有良好的交互界面，通过分析窗口和示波器模拟等方法，提供了一个可视

的仿真过程，不仅在工程上得到应用，在教学领域也得到认可，尤其在信号分析、通信系

统等领域。其可以实现复杂的模拟、数字及数模混合电路及各种速率系统。本文主要阐

述了如何利用simulink实现脉冲编码调制（PCM）。系统的实现通过模块分层实现，模块

主要由PCM编码模块、PCM译码模块、及逻辑时钟控制信号构成。通过仿真设计电路，分

析电路仿真结果，为最终硬件实现提供理论依据。

2、系统介绍

PCM即脉冲编码调制，在通信系统中完成将语音信号数字化功能。PCM的实现主要包

括三个步骤完成：抽样、量化、编码。分别完成时间上离散、幅度上离散、及量化信号的

二进制表示。根据CCITT的建议，为改善小信号量化性能，采用压扩非均匀量化，有两种

建议方式，分别为A律和μ律方式，我国采用了A律方式，由于A律压缩实现复杂，常使

用 13 折线法编码,采用非均匀量化PCM编码示意图见图1。

图1-1 PCM原理框图

3、PCM编码中抽样、量化及编码的原理：

3.1抽样

所谓抽样，就是对模拟信号进行周期性扫描，把时间上连续的信号变成时间上离散的

信号。该模拟信号经过抽样后还应当包含原信号中所有信息，也就是说能无失真的恢复原

模拟信号。它的抽样速率的下限是由抽样定理确定的。

3.2 量化

从数学上来看，量化就是把一个连续幅度值的无限数集合映射成一个离散幅度值的有限数集合。如图1-2所示，量化器Q 输出L 个量化值k y ，k=1，2，3，…，L。k y 常称为重建电平或量化电平。当量化器输入信号幅度x 落在k x 与1 k x 之间时，量化器输出电平为k y 。这个量化过程可以表达为： 1(),

1,2,3,,k k k y Q x Q x x x y k L

这里k x 称为分层电平或判决阈值。通常k k k x x 1称为量化间隔。

图1-2 模拟信号的量化

模拟信号的量化分为均匀量化和非均匀量化。由于均匀量化存在的主要缺点是：无论抽样值大小如何，量化噪声的均方根值都固定不变。因此，当信号()m t 较小时，则信号量化噪声功率比也就很小，这样，对于弱信号时的量化信噪比就难以达到给定的要求。通常，把满足信噪比要求的输入信号取值范围定义为动态范围，可见，均匀量化时的信号动态范围将受到较大的限制。为了克服这个缺点，实际中，往往采用非均匀量化。

非均匀量化是根据信号的不同区间来确定量化间隔的。对于信号取值小的区间，其量化间隔v 也小；反之，量化间隔就大。它与均匀量化相比，有两个突出的优点。首先，当输入量化器的信号具有非均匀分布的概率密度（实际中常常是这样）时，非均匀量化器的输出端可以得到较高的平均信号量化噪声功率比；其次，非均匀量化时，量化噪声功率的均方根值基本上与信号抽样值成比例。因此量化噪声对大、小信号的影响大致相同，即改善了小信号时的量化信噪比。

实际中，非均匀量化的实际方法通常是将抽样值通过压缩再进行均匀量化。通常使用的压缩器中，大多采用对数式压缩。广泛采用的两种对数压缩律是压缩律和A 压缩律。美国采用压缩律，我国和欧洲各国均采用A 压缩律，因此，PCM 编码方式采用的也是A 压缩律。

所谓A 压缩律也就是压缩器具有如下特性的压缩律：

A X A Ax y 1

0,ln 1

11,ln 1ln 1 X A A Ax y

A 律压扩特性是连续曲线，A 值不同压扩特性亦不同，在电路上实现这样的函数规律是相当复杂的。实际中，往往都采用近似于A 律函数规律的13折线（A=87.6）的压扩特性。这样，它基本上保持了连续压扩特性曲线的优点，又便于用数字电路实现，本设计中

所用到的PCM 编码正是采用这种压扩特性来进行编码的。图1-3示出了这种压扩特性。

图1-3 13折线

表1-1列出了13折线时的x 值与计算x 值的比较。

表 1-1

表1中第二行的x值是根据6.

A时计算得到的，第三行的x值是13折线分段时的值。可见，13折线各段落的分界点与6.

A曲线十分逼近，同时x按2的幂次分割有利于数字化。

3.3 编码

所谓编码就是把量化后的信号变换成代码，其相反的过程称为译码。当然，这里的编码和译码与差错控制编码和译码是完全不同的，前者是属于信源编码的范畴。

在现有的编码方法中，若按编码的速度来分，大致可分为两大类：低速编码和高速编码。通信中一般都采用第二类。编码器的种类大体上可以归结为三类：逐次比较型、折叠级联型、混合型。在逐次比较型编码方式中，无论采用几位码，一般均按极性码、段落码、段内码的顺序排列。下面结合13折线的量化来加以说明。

表1-2 段落码表1-3 段内码

段落序号段落码量化级段内码

8 111 15 1111 14 1110

7 110 13 1101 12 1100

6 101 11 1011 10 1010

5 100 9 1001 8 1000

4 011 7 0111 6 0110

3 010 5 0101

4 0100

2 001

3 0011 2 0010

1 000 1 0001 0 0000

在13折线法中，无论输入信号是正是负，均按8段折线（8个段落）进行编码。若用8位折叠二进制码来表示输入信号的抽样量化值，其中用第一位表示量化值的极性，其余七位（第二位至第八位）则表示抽样量化值的绝对大小。具体的做法是：用第二至第四位表示段落码，它的8种可能状态来分别代表8个段落的起点电平。其它四位表示段内码，它的16种可能状态来分别代表每一段落的16个均匀划分的量化级。这样处理的结果，8个段落被划分成27＝128个量化级。段落码和8个段落之间的关系如表2所示；段内码与16个量化级之间的关系见表1-3。

4、基于simulink的PCM编码和解码的仿真

图1-4Simulink PCM编码和解码组成的框图

4.1仿真框图中各部分的简介

1.信源

在通信系统中假定我们仅用来传送语音信号,因语音信号的频带范围为300Hz23400Hz ,为了更好的体现人的语音的频率的变化以及观察所采用的系统对语音频带范围内的信号

恢复程度,我们采用了Chrip 函数。Chrip 函数是其频率时间线性增长的函数,在雷达系统中这样的信号称为线性调频信号,并用专用词汇Chrip 表示。

2.模拟低通滤波器

按照采样定理的要求选择采样频率,即Ωs ≥2Ωc ,但考虑到信号的频谱不是锐止的,最高截止频率以上还有较小的高频分量,为此可选Ωs = (324) Ωc 。另外可以在采样之前加一保护性的低通滤波器,滤去高于Ωs/ 2 的一些无用的高频分量,以及其他的一些杂散信号,因此在采样前加入一低通滤波器。

3.矩形脉冲序列

由于产生和传输单位冲激函数难以实现,因此实际中通常采用矩形脉冲抽样,根据CCITT 标准,留一定的防卫带则采样频率f s = 8000Hz , T = 1/8000 = 125μs 用占空比为50 %的矩形脉冲序列。

4.相乘器

通过相乘器使语音信号与矩形脉冲相乘从而获得时域离散信号,此即信号的抽样过程。

5.A率压缩

由于实现困难,因此工程上通常用十三折曲线来近似地表示A 律曲线。

6.均匀量化和编码

根据语音信号的统计结果:在信号动态范围≥40dB 的情况下信噪比不应低于26dB。因此用8 位

量化器,量化间隔为125μs。

7.编码器

编码器是将量化后信号编成适合信道传输的信号。

8.解码器

将从信道接受到信息进行解码

9.A率解压

对解码后的信号量化值进行扩展,得到重建信号。

10.零阶保持

零阶保持完成将重建信号转换为连续信号。

11.浮点示波器

将产生的信号波形显示出来。在本实验中将原信号波形与恢复后的信号波形同时显示在同一滤波器中,这样可以直观的比较信号的恢复程度。

4.2各部分参数设置

图1-5 Chirp Signal的参数设置

图1-6 Pulse Generator的参数设置

4.3 示波器的显示波形

图1-7 Scope的显示波形（编码后输出波形）

图1-8 Floating Scope显示波形（仿真结果）

5.误差产生原因分析

由于实际取样脉冲不可能是理想的冲激函数而引入的孔径失真;由于无穷内插公式和许多高频

分量而混入了插入噪声;以及因解码端再生取样脉冲时而导致的定时抖动失真等。表现在恢复的图

像成阶梯形,而不圆滑。

计算机仿真实验-基于Simulink的简单电力系统仿真

实验七基于Simulink 的简单电力系统仿真实验一．实验目的 1) 熟悉Simulink 的工作环境及SimPowerSystems 功能模块库； 2) 掌握Simulink 的的powergui 模块的应用； 3) 掌握发电机的工作原理及稳态电力系统的计算方法； 4）掌握开关电源的工作原理及其工作特点； 5）掌握PID 控制对系统输出特性的影响。二．实验内容与要求单机无穷大电力系统如图7-1所示。平衡节点电压0 44030 V V =∠? 。负荷功率10L P kW =。线路参数：电阻1l R =Ω；电感0.01l L H =。发电机额定参数：额定功率100n P kW =；额定电压440 3 n V V =；额定励磁电流 70 fn i A =；额定频率50n f Hz =。发电机定子侧参数：0.26s R =Ω， 1 1.14 L mH =，13.7 md L mH =，11 mq L mH =。发电机转子侧参数：0.13f R =Ω，1 2.1 fd L mH =。发电机阻尼绕组参数：0.0224kd R =Ω， 1 1.4 kd L mH =，10.02kq R =Ω，11 1 kq L mH =。发电机转动惯量和极对数分别为224.9 J kgm =和2p =。发电机输出功率050 e P kW =时，系统运行达到稳态状态。在发电机输出电磁功率分别为170 e P kW =和2100 e P kW =时，分析发电机、平衡节点电源和负载的电流、电磁功率变化曲线，以及发电机转速和功率角的变化曲线。

G 发电机节点 V 负荷 l R l L L P 图 7.1 单机无穷大系统结构图输电线路三．实验步骤 1. 建立系统仿真模型同步电机模块有2个输入端子、1个输出端子和3个电气连接端子。模块的第1个输入端子（Pm）为电机的机械功率。当机械功率为正时，表示同步电机运行方式为发电机模式；当机械功率为负时，表示同步电机运行方式为电动机模式。在发电机模式下，输入可以是一个正的常数，也可以是一个函数或者是原动机模块的输出；在电动机模式下，输入通常是一个负的常数或者是函数。模块的第2个输入端子（Vf）是励磁电压，在发电机模式下可以由励磁模块提供，在电动机模式下为一个常数。在Simulink仿真环境中打开Simulink库，找出相应的单元部件模型，构造仿真模型，三相电压源幅值为4403，频率为50Hz。按图连接好线路，设置参数，建立其仿真模型，仿真时间为5s，仿真方法为ode23tb，并对各个单元部件模型的参数进行修改，如图所示。

基于MATLAB SIMULINK的FM调制解调

摘要在模拟通信系统中，由模拟信源产生的携带有信息的消息经过传感器转换成电信号。模拟基带信号在经过调制将低通频谱搬移到载波频率上适应信道，最终解调还原成电信号。本文应用了频率调制法产生调制解调信号。本论文中主要通过对SIMULINK工具箱的学习和使用，利用其丰富的模板以及本科对通信原理知识的掌握，完成了FM信号的调制与解调，以及用SIMULINK进行设计和仿真。首先利用简单的正玄波信号发生器作为信源，对模拟信号进行FM调制解调原理的仿真。关键词：调制解调；FM ；MATLAB；SIMULINK仿真

Abstract In the simulation of communication systems, generated by the analog source carrying a message through the sensor into electrical signals. Analog baseband signal after the modul- -ation of the low pass spectrum to carrier frequency to adapt to the channel, the final reducti- -on into electrical signal demodulation. This paper applied the frequency modulation method to generate the signal modulation and demodulation. Mainly through the study and use of SIMULINK toolbox in this thesis, with its rich template and undergraduate course on comm--unication theory knowledge,the modulation and demodulation of FM signal, as well as the design and simulation with SIMULINK. Firstly, sine wave signal generator is simple as the source, simulation FM modulation anddemodulation principle of analogue signals. Then, using the song as the source. Keywords: modulation and demodulation；FM; MATLAB; SIMULINK simulation

开关电源《基于MatlabSimulink的BOOST电路仿真》

基于Matlab/Simulink 的BOOST电路仿真姓名：学号：班级：时间：2010年12月7日

1引言 BOOST 电路又称为升压型电路, 是一种直流- 直流变换电路, 其电路结构如图1 所示。此电路在开关电源领域内占有非常重要的地位, 长期以来广泛的应用于各种电源设备的设计中。对它工作过程的理解掌握关系到对整个开关电源领域各种电路工作过程的理解, 然而现有的书本上仅仅给出电路在理想情况下稳态工作过程的分析, 而没有提及电路从启动到稳定之间暂态的工作过程, 不利于读者理解电路的整个工作过程和升压原理。采用matlab仿真分析方法, 可直观、详细的描述BOOST 电路由启动到达稳态的工作过程, 并对其中各种现象进行细致深入的分析, 便于我们真正掌握BOO ST 电路的工作特性。图1BOO ST 电路的结构 2电路的工作状态 BOO ST 电路的工作模式分为电感电流连续工作模式和电感电流断续工作模式。其中电流连续模式的电路工作状态如图2 (a) 和图2 (b) 所示, 电流断续模式的电路工作状态如图2 (a)、(b)、(c) 所示, 两种工作模式的前两个工作状态相同, 电流断续型模式比电流连续型模式多出一个电感电流为零的工作状态。 (a) 开关状态1 (S 闭合) (b) 开关状态2 (S 关断) (c) 开关状态3 (电感电流为零) 图2BOO ST 电路的工作状态

3matlab仿真分析 matlab 是一种功能强大的仿真软件, 它可以进行各种各样的模拟电路和数字电路仿真，并给出波形输出和数据输出, 无论对哪种器件和哪种电路进行仿真, 均可以得到精确的仿真结果。本文应用基于matlab软件对BOO ST 电路仿真, 仿真图如图3 所示,其中IGBT作为开关, 以脉冲发生器脉冲周期T=0.2ms,脉冲宽度为50%的通断来仿真图2 中开关S的通断过程。图3BOO ST 电路的PSp ice 模型 3.1电路工作原理在电路中IGBT导通时，电流由E经升压电感L和V形成回路，电感L储能；当IGBT关断时，电感产生的反电动势和直流电源电压方向相同互相叠加，从而在负载侧得到高于电源的电压，二极管的作用是阻断IGBT导通是，电容的放电回路。调节开关器件V的通断周期，可以调整负载侧输出电流和电压的大小。负载侧输出电压的平均值为: （3-1）式（3-1）中T为开关周期, 为导通时间，为关断时间。

MATLAB Simulink系统建模与仿真实验报告

MATLAB/Simulink 电力系统建模与仿真实验报告姓名：****** 专业：电气工程及其自动化班级：******************* 学号：*******************

实验一无穷大功率电源供电系统三相短路仿真 1.1 无穷大功率电源供电系统仿真模型构建运行MATLAB软件，点击Simulink模型构建，根据电路原理图，添加下列模块：（1）无穷大功率电源模块（Three-phase source）（2）三相并联RLC负荷模块（Three-Phase Parallel RLC Load）（3）三相串联RLC支路模块（Three-Phase Series RLC Branch）（4）三相双绕组变压器模块（Three-Phase Transformer (Two Windings)）（5）三相电压电流测量模块（Three-Phase V-I Measurement）（6）三相故障设置模块（Three-Phase Fault）（7）示波器模块（Scope）（8）电力系统图形用户界面（Powergui）按电路原理图连接线路得到仿真图如下： 1.2 无穷大功率电源供电系统仿真参数设置 1.2.1 电源模块设置三相电压110kV，相角0°，频率50Hz，接线方式为中性点接地的Y形接法，电源电阻0.00529Ω，电源电感0.000140H，参数设置如下图：

1.2.2 变压器模块变压器模块参数采用标幺值设置，功率20MVA，频率50Hz，一次测采用Y型连接，一次测电压110kV，二次侧采用Y型连接，二次侧电压11kV，经过标幺值折算后的绕组电阻为0.0033，绕组漏感为0.052，励磁电阻为909.09，励磁电感为106.3，参数设置如下图： 1.2.3 输电线路模块根据给定参数计算输电线路参数为：电阻8.5Ω，电感0.064L，参数设置如下图： 1.2.4 三相电压电流测量模块此模块将在变压器低压侧测量得到的电压、电流信号转变成Simulink信号，相当于电压、电流互感器的作用，勾选“使用标签（Use a label）”以便于示波器观察波形，设置电压标签“Vabc”，电流标签“Iabc”，参数设置如下图：

基于SIMULINK的16QAM基带调制系统性能仿真

．科教创新．星垄垦星虽圆基于ＳＩⅫ儿ＩＮＫ的１６ＱＡＭ基带调制系统性能仿真 ‘聂跃何海浪（湖南省邵阳学院信息工程学院湖南邵阳４２２０００）［摘要】移动通信的物理层采用的调制方式主要有ＢＰＳＫ、ＱＰＳＫ、１６ＰＳＫ、１６ＱＡＭ等自适应数字调制解调技术。本文通过对信源产生的数字信号，经过１６ＱＡＭ调制解调方式对信号进行调制。通过对误码率的测试比较，来分析１６ＱＡＭ调制解调方式的性能。【关键词】１６ＱＡＭ最佳接收机【中图分类号】ＴＮ９ｌｌ【文献标识码】Ａ【文章编号】１００７—９４１６（２００９）１ｌ一００３３—０２ＴｈｅＰｅｒｆｏｍａｎｃｅｏｆ１６ＱＡＭＭｏｄｕｌａｔｉｏｎａｎｄＤｅｍｏＩｌｕｌａｔｉｏｎｂａｓｅｄｏｎＳＩＭＵＬＩＮＫＮｉｅＹｕｅＨｅＨａｉｌａｎｇ（Ｄｅｐ．ｏｆＩｎｆｏｍａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒ，ｓｈａｏｙａｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，ＨｕＩｌ她，４２２０００。ＳｈａｏｙａｎｇＣｈｉｆｌａ）【Ａｂｓ”ａｃｔ】Ａｄａｐｔｉｖｅｍｏｄｕｌａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｉｑｕｅｉｓｈｏｔｆｉｅｌｄｏｆｍｏｂｉｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓｉｎｒｅｃｅｎｔｙｅａｒｓ．Ａｔｐｒｅ∞ｎｔｔｈｅｍｏｂｉｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓｐｈｙｓｉｃａｌｌａｙｅｒｍｏｄｕｌａｔｉｏｎｕ∞ｄａｄａｐｔｉｖｅｄｉｇｉｔａｌｍｏｄｕｌａｔｉｏｎａｎｄｄｅｍｏｄｕｌａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｓｕｃｈａｓＢＰＳＫ，ＱＰＳＫ，１６ＰＳＫ，１６ＱＡＭ．Ｉｎｔｈｉｓｔｈｅｓｉｓ，ｓｏｕｒｃｅｏｆｄｉｇｉｔａｌｓｉｇｎａｌｓｇｅｎｅｒａｔｅｄｔｈｒｏｕｇｈ１６ＱＡＭａｎｄｄｅｍｏｄｕＩａｔｉｏｎｏｆｔ１１ｅｓｉｇｎａｌＩｎｏｄｕｌａｔｉｏｎ．Ｔｈｒｏｕｇｈｂｉｔｅｒｒｏｒｒａｔｅ０ｆｔｈｅｔ箦ｔｃｏｍｐａｒｅｄｔｏａｎａＪｙｚｅａＶａｒｉｅｔｙＯｆｍｏｄｕｌａｔｉｏｎａｎｄｄｅｍＯｄｕＪａｔｉＯｎ．【Ｋｅｙｗｏｒｄｓ】１６ＱＡＭｏｐｔｉｍｕｍｒｅｃｅｉｖｅｒ＇引言随着通信技术的飞速发展，提高数字通信的可靠性已成为亟待解决的现实问题，数字信号在通信系统中传输时，因系统特性不理想和信道中有噪声干扰而引起数字信号波形失真，在接收判决时可能误判而造成误码。本论文通过搭建ＳＩＭＵＬＩＮＫ仿真模块，再修改佶噪比（ＳＮＲ）等参数来获得不同情况下的系统误码率，眼图和星座图等。２１６ＱＡＭ调制解调原理有很高的频谱利用效率，实现起来也比较方便，在各种通信系统中有着广泛的应用，是数字微波通信、卫星通信、有线电视网数字视额广播等的主要调制方式．在短波电台、传呼机、对讲机中也有一定的应用…。正交幅度调制（ＱＡＭ）信号采用了两个正交载波ｃｏｓ２石．疋ｆ和ｓｉｎ２万正，，每一个载波都被一个独立的信息比特序列所调制。则调制出来的信号町表示为…：１０（ｆ）＝４。ｇｒ（ｆ）ｃｏｓ２矾ｆ＋４。ｇｒ（，）ｓｉｎ２矾ｆ，ＱＡＭ调制是一种高效的调制方式，具埘＝ｌ，２，．．．，肘式中｛厶）和｛厶）是电平集合．这些电平是通过将ｋ比特序列映射为信号振幅而获得的。ＱＡＭ可以看成是振幅调制和相位调制的结合【２】。因此发送的ＱＡＭ信号波形可表示为：材。（ｆ）＝４，Ｉｇｒ（ｆ）ｃｏｓ（２矾ｒ＋幺），肼＝ｌ，２，．．．．，Ｍｌ，疗＝１，２，．．．．，Ｍ２，（２）关于１６ＱＡＭ的解调和判决，假设在信号传输中存在载波相位馆移和加性高斯噪圈６测试结果（Ｔｒｕｎｋｉｎｇ）技术在ＶＬＡＮ中的应用．【参考文献】【ｌ】田妍，王中，付立政．宽带接入交换机中Ｔｒｕｎｋｉｎｇ的设计与实现【Ｊ】．小型微型计算机系统，２００２，２３（１１）：１３１７一１３２０．【２】徐立新，李庆亮，陈富民．基于高性能网络系统架构的设计与实现［Ｊ】．计算机工程与设计，２００４，２５（１０）：１７７３一１７７７．【３】李晓娟，陈存杜．热备份路由及负载均衡在ＶＬＡＮ中的实现【Ｊ】．计算机工程与设计，２００５，２６（５）：１２０３—１２０４．【４】任晓鹏，李伟华．基于ＰａｃｋｅｔＴｒａｃｅｒ构建虚拟网络实训平台【Ｊ】．中国职业技术教育．２００６（２７）：４４—４５．【５】Ｃｂｃ０Ｓｙｓｔｅｍｓ公司Ｃ硫ｏＮｅｔｗｏ订ｄｎｇＡｃａｄｅｍｙＰｒｏｇｒａｍ．思科网络技术学院教程（第一、二学期）（第三版）【Ｍ】．清华大学，北京大学，北京邮电大学，等译．北京：人民邮电出版社，２００４．［作者简介】李清平（１９６９一）。男，工学学士，尉教授。研究方向：计算机网络技术、计算机应用技术．单位名称：浙江育英职业技术学院。数字技术与应用５５　万方数据

simulink仿真实验报告

电机与拖动控制实验及其MATLAB仿真：《电机与拖动控制实验及其MATLAB仿真》是2014年11月18日清华大学出版社出版的图书，作者是曹永娟。内容简介：本书分上、下两篇。上篇为电机与拖动控制实验教程，针对MCL 系列电机实验教学系统进行介绍，包括变压器、同步电机、异步电机、直流电机以及直流调速系统、交流调速系统拖动控制实验内容。目录：上篇电机与拖动控制实验第1章电机实验装置和基本要求 1.1MCLⅡ型电机教学实验台 1.2实验装置和挂件箱的使用 1.2.1MCLⅡ型电机实验装置交流及直流电源操作说明 1.2.2仪表的使用 1.2.3挂件箱的使用 1.2.4交直流电机的使用 1.2.5导轨、测速发电机及转速计的使用第2章电机与拖动控制实验基本要求和安全操作规程 2.1实验基本要求 2.2实验前的准备 2.3实验的进行 2.4实验报告

2.5实验安全操作规程第3章变压器实验 3.1单相变压器 3.1.1实验目的 3.1.2预习要点 3.1.3实验项目 3.1.4实验设备及仪器 3.1.5实验方法 3.1.6实验报告 3.2三相变压器 3.2.1实验目的 3.2.2预习要点 3.2.3实验项目 3.2.4实验设备及仪器 3.2.5实验方法 3.2.6实验报告 3.3三相变压器的连接组和不对称短路3.3.1实验目的 3.3.2预习要点 3.3.3实验项目 3.3.4实验设备及仪器 3.3.5实验方法

3.3.6实验报告 3.3.7附录 3.4三相变压器的并联运行3. 4.1实验目的 3.4.2预习要点 3.4.3实验项目 3.4.4实验设备及仪器 3.4.5实验方法 3.4.6实验报告第4章同步电机实验 4.1三相同步发电机的运行特性4.1.1实验目的 4.1.2预习要点 4.1.3实验项目 4.1.4实验设备及仪器 4.1.5实验方法 4.1.6实验报告 4.1.7思考题 4.2三相同步发电机的并联运行4.2.1实验目的 4.2.2预习要点 4.2.3实验项目

实验三基于simulink通信系统仿真

实验三基于simulink通信系统的仿真一实验目的 1掌握simulink 仿真平台的应用。 2能对基本调制与解调系统进行仿真; 3 掌握数字滤波器的设计。二、实验设备计算机，Matlab软件三数字滤波器设计（1）、IIR数字滤波器设计 1、基于巴特沃斯法直接设计IIR数字滤波器例５.1：设计一个10阶的带通巴特沃斯数字滤波器，带通频率为100Hz到200Hz，采样频率为1000Hz，绘出该滤波器的幅频于相频特性，以及其冲击响应图 clear all; N=10; Wn=[100 200]/500; [b,a]=butter(N,Wn,’bandpass’); freqz(b,a,128,1000) figure(2) [y,t]=impz(b,a,101); stem(t,y) 2、基于切比雪夫法直接设计IIR数字滤波器例5.2：设计一个切比雪夫Ⅰ型数字低通滤波器，要求： Ws=200Hz,Wp=100Hz,Rp=3dB,Rs=30dB,Fs=1000Hz clear all; Wp=100; Rp=3;

Ws=200; Rs=30; Fs=1000; [N,Wn]=cheb1ord(Wp/(Fs/2),Ws/(Fs/2),Rp,Rs); [b,a]=cheby1(N,Rp,Wn); freqz(b,a,512,1000); 例5.3：设计一个切比雪夫Ⅱ型数字带通滤波器，要求带通范围100-250Hz，带阻上限为300Hz，下限为50Hz，通带内纹波小于3dB，阻带纹波为30 dB，抽样频率为1000 Hz，并利用最小的阶次实现。 clear all; Wpl=100; Wph=250; Wp=[Wpl,Wph]; Rp=3; Wsl=50; Wsh=300; Ws=[Wsl,Wsh]; Rs=30; Fs=1000; [N,Wn]=cheb2ord(Wp/(Fs/2),Ws/(Fs/2),Rp,Rs); [b,a]=cheby2(N,Rp,Wn); freqz(b,a,512,1000); 实验内容：1 设计一个数字信号处理系统，它的采样率为Fs＝100Hz，希望在该系统中设计一个Butterworth型高通数字滤波器，使其通带中允许的最小衰减为 0.5dB，阻带内的最小衰减为40dB，通带上限临界频率为30Hz，阻带下限临界频率为40Hz。 2 试设计一个带阻IIR数字滤波器，其具体的要求是：通带的截止频率：wp1＝650Hz、wp2＝850Hz；阻带的截止频率：ws1＝700Hz、ws2＝800Hz；通带内的最大衰减为rp

Matlab SIMULINK仿真实验报告

西安邮电学院《Matlab》实验报告（四）2011- 2012 学年第 1 学期自动化专业：自动0903 班级：学号：姓名：

2011 年11 月10 日第四次SIMULINK仿真实验一、实验目的1.熟悉Simulink的操作环境并掌握绘制系统模型的方法。 2.掌握Simulink 中子系统模块的建立与封装技术。 3.对简单系统所给出的数学模型能转化为系统仿真模型并进行仿真分析。二、实验设备及条件计算机一台（带有MATLAB6.5以上的软件环境）。三、实验内容1.建立下图5-1所示的Simulink仿真模型并进行仿真，改变Gain模块的增益，观察Scope显示波形的变化。图5-1 正弦波产生及观测模型92．利用simulink仿真来实现摄氏温度到华氏温度的转化：（fc c5），参考模型为图5-2。范围在-10℃～100℃图5-2 摄氏温度到华氏温度的转化的参考模型3．利用Simulink仿真下列曲线，取。21111。 3579仿真参考模型如下图5-3，Sine Wave5模块参数设置如下图5-4，请仿真其结果。图5-3 的仿真参考模型图图5-4 Sine Wave5模块参数设置图x(t) 4.如图5-5所示是分频器仿真框图，其组成仅有三台设备：脉冲发生器，分频器和示波器。分频器送

出一个到达脉冲，第一路cnt（计数），它的数值表示在本分频周期记录到多少个脉冲；第二路是hit（到达），就是分频后的脉冲输出，仿真出结果来。图5-5 分频器仿真框图 5. Simulink 综合演示实验 ---悬吊式起重机动力学仿真悬吊式起重机结构简图 1. 悬吊式起重机动力学方程 2小车水平方向受力方程 pt2dt2d吊绳垂直方pp2向受力方程dt2d小车的力矩p2dt平衡方程式中，mt、mp、I、c、l、F、x、分别为起重机的小车质量、吊重、吊重惯量、等价粘性摩擦系数、钢丝绳长（不计绳重），小车驱动力、小车位移以及钢丝绳的摆角。由（2）、（3）式去掉P，则有 2. 悬吊式起重机动力学Simulink仿真为便于建模，将起重机动力学方程改写为： p由以上二式可建立如图所示的起重机 Simulink模型：1图中：lmp=mpl 在运行仿真模型前，须先计算出k1、k2和lmp。设mt =50kg，mp=270kg，l=4m，，在MATLAB指令窗输入以下指令 l=4; c=20; mp=270; mt=50; I=mp*l^2; %计算吊重转动惯量 lmp=l*mp;

实验报告simulink

班级：姓名：学号：

实验一：AM 信号的调制与解调实验目的：1.了解模拟通信系统的仿真原理。 2.AM 信号是如何进行调制与解调的。实验原理： 1.调制原理：AM 调制是用调制信号去控制高频正弦载波的幅度，使其按调制信号的规律变化的过程,就是按原始电信号的变化规律去改变载波某些参量的过程。 + m(t) S AM (t)A 0 cos ωc t AM 信号的时域和频域的表达式分别为: ()()[]()()()()t t m t A t t m A t S C C C AM ωωωcos cos cos 00+=+= 式（4-1） ()()()[]()()[]C C C C AM M M A S ωωωωωωδωωδπω-+++ -++=2 1 0 式（4-2）在式中，为外加的直流分量；可以是确知信号也可以是随机信号，但通常认为其平均值为0，即。其频谱是DSB SC-AM 信号的频谱加上离散大载波的频谱。 2.解调原理：AM 信号的解调是把接收到的已调信号还原为调制信号。 AM 信号的解调方法有两种：相干解调和包络检波解调。 AM 相干解调原理框图如图。相干解调（同步解调）：利用

相干载波（频率和相位都与原载波相同的恢复载波）进行的解调，相干解调的关键在于必须产生一个与调制器同频同相位的载波。如果同频同相位的条件得不到满足，则会破坏原始信号的恢复。相干载波的提取：（1）导频法：在发送端加上一离散的载频分量，即导频，在接收端用窄带滤波器提取出来作为相干载波，导频的功率要求比调制信号的功率小；（2）不需导频的方法：平方环法、COSTAS环法。 LPF m0(t) S AM(t) cosωc t AM信号波形的包络与输入基带信号成正比，故可以用包络检波的方法恢复原始调制信号。包络检波器一般由半波或全波整流器和低通滤波器组成：（1）整流：只保留信号中幅度大于0的部分。（2）低通滤波器：过滤出基带信号；（3）隔直流电容：过滤掉直流分量。实验内容： 1.AM相干解调框图。

基于.SIMULINK的基带传输系统的仿真设计

1任务书试建立一个基带传输模型，采用曼彻斯特码作为基带信号，发送滤波器为平方根升余弦滤波器，滚降系数为0.5，信道为加性高斯信道，接收滤波器与发送滤波器相匹配。发送数据率为1000bps，要求观察接收信号眼图，并设计接收机采样判决部分，对比发送数据与恢复数据波形，并统计误码率。另外，对发送信号和接收信号的功率谱进行估计。假设接收定时恢复是理想的。 2基带系统的理论分析 2.1基带系统传输模型和工作原理 1)信道的传输特性为C(w),接收滤波器的传输特性为设系统总的传输特性为GR(w),则基带传输系统的总的传输特性为:H(w)=GT(w)C(w)GR(w)，n(t)是信道中的噪声。 2)基带系统的工作原理：信源是不经过调制解调的数字基带信号，信源在发送端经过发送滤波器形成适合信道传输的码型，经过含有加性噪声的有线信道后，在接收端通过接收滤波器的滤波去噪，由抽样判决器进一步去噪恢复基带信号，从而完成基带信号的传输。 2．2 基带系统设计中的码间干扰及噪声干扰码间串扰和信道噪声是影响基带传输系统性能的两个主要因素: 1)码间干扰及解决方案码间干扰：由于基带信号受信道传输时延的影响，信号波形将被延迟从而扩展到下一码元，形成码间干扰，造成系统误码。解决方案： ①要求基带系统的传输函数H(ω)满足奈奎斯特第一准则：若不能满足奈奎斯特第一准则，在接收端加入时域均衡，减小码间干扰。

②基带系统的系统函数H(ω)应具有升余弦滚降特性。如图2所示。这样对应的h(t)拖尾收敛速度快，能够减小抽样时刻对其他信号的影响即减小码间干扰。 2)噪声干扰及解决方案噪声干扰：基带信号没有经过调制就直接在含有加性噪声的信道中传输，加性噪声会叠加在信号上导致信号波形发生畸变。解决方案： ①在接收端进行抽样判决；②匹配滤波，使得系统输出性噪比最大。

基于MATLAB的M文件仿真

M文件： k=1; Int_F=inline('t','t'); for x=[1,3,5] f_x(k)=x^3+x+log(x)*sin(x)+quad8(Int_F,0,x); k=k+1; end f_x >> Calcfx Warning: QUAD8 is obsolete. We use QUADL instead. > In quad8 at 35 In Calcfx at 4 f_x = 2.5000 34.6550 140.9567 M文件： function[mean,stdev]=stat(x) n=length(x); mean=sum(x)/n; stdev=sqrt(sum(x-mean).^2/n); >> x=[1,3,2]; >> [k,l]=stat(x) k = 2 l = 微积分方程组的MA TLAB函数：文件funcforex123.m function xdot=funcforex123(t,x,flag,r,l,c) xdot=zeros(2,1); xdot(1)=-r/l*x(1)-1/l*x(2)+1/l*f(t); xdot(2)=1/c*x(1); function in=f(t) in=(t>0)*1; 文件Ex123.m l=1; c=0.1; for r=[1.5 3 5]

[t,x]=ode45('funcforex123',[-1,10],[0;0],[],r,l,c); figure(1);plot(t,x(:,1));hold on;xlabel('time sec'); text(0.9,0.17,'\lefttarrow i_L(t)');grid; figure(2);plot(t,x(:,2));hold on;xlabel('time sec'); text(0.5,0.3,'\leftarrow u_C(t)');grid; End >> ex123 Warning: Unable to interpret TeX string "\lefttarrow i_L(t)". > In ex123 at 5 Warning: Unable to interpret TeX string "\lefttarrow i_L(t)". > In ex123 at 7 Warning: Unable to interpret TeX string "\lefttarrow i_L(t)". > In ex123 at 7

adams和simulink联合仿真的案例分析

相信大家在联合仿真ADAMS和SIMULINK时都会遇到很多的问题：ADAMS/contro中的例子ball_beam通过联合仿真，更容易理解adams和simulink的联合仿真精髓。小球在一脉冲力的作用下沿着横梁滚动，此时梁的两端受力不平衡，梁的一段倾斜，为了使得小球不掉下横梁，在横梁上施加一个绕Z轴的力矩，横梁达到一定的角度之后逆向转动，然后小球就在这个作用力矩的控制下来回滚动而不掉下横梁！其中控制力矩在整个过程中是个动态变化的，力矩Torque_In是通过位移Position 和横梁转角Beam_Angle确定，这个是在simulink中通过框图完成的。首先我申明一下我用的是adams2003和matlab6.5 以下我说明一下我的操作步骤： 1、把control中的ball_beam文件copy到另外一个文件夹下，同时设置adams和matlab的默认路径即为ball_beam文件夹，这样可以省略很多不必要的麻烦！ 2、用aview打开ball_beam.cmd文件，先试试仿真一下，可以看到小球会在脉冲的作用下滚动，仿真时间最好大于8s 3、载入control模块，点击tools|plugin manager在control框选定。 4、点击control|plant export在file prefix下输入你的文件名，这个可以随便的，我输入的是myball，在plant input点击右键点

击guess选定tmp_MDI_PINPUT，在tmp_MDI_PINPUT中就是输入力矩Torque_In，只有一个输入参数；同样在plant output 中点击右键guess选定tmp_MDI_POUTPUT，这是模型的输出变量横梁转角Beam_Angle和小球与横梁中心轴的距离position。control package选择matlab，type是non_linear,初始化分析选择no，然后按ok！此时m文件已经生成了！ 5、打开matalb，设置你的工作路径在ball_beam文件夹上，键入myball，马上有 %%% INFO : ADAMS plant actuators names : 1 Torque_In %%% INFO : ADAMS plant sensors names : 1 Beam_Angle 2 Position 出现 6、再键入adams_sys,弹出一个控制框图，这时可以新建一个mdl文件，将adams_sub拖入你新建的mdl框图中，其实再这里有一个偷懒的办法，就是在matlab中打开ball_beam.mdl文件，然后把他的那个adams_sub用你的刚产生的这个代替，然后另存为my_ball.mdl!

通信系统建模与仿真基于Simulink的基带传输系统的仿真设计

通信系统建模与仿真课程设计题目基于Simulink的基带传输系统的仿真 2013年6月14日 1任务书试建立一个基带传输模型，发送数据为二进制双极性不归零码，发送滤波器

为平方根升余弦滤波器，滚降系数为0.5，信道为加性高斯信道，接收滤波器与发送滤波器相匹配。发送数据率为1000bps。（1）设计接收机采样判决部分，对比发送数据与恢复数据波形，并统计误码率。（2）要求观察接收信号眼图，说明眼图意义与影响因素，改变影响眼图的参数，观察是否有变化。（3）设计定时提取系统，说明定时提取的原理，观察定时提取脉冲的波形，说明其正确性。 2基带系统的理论分析（1.基带系统传输模型和工作原理；2.基带系统设计中的码间干扰和噪声干扰以及解决方案，3.定时提取原理） 1.基带系统传输模型和工作原理数字基带传输系统的基本组成框图如图 1 所示，它通常由脉冲形成器、发送滤波器、信道、接收滤波器、抽样判决器与码元再生器组成。系统工作过程及各部分作用如下。定时信号图 1 ：数字基带传输系统方框图发送滤波器进一步将输入的矩形脉冲序列变换成适合信道传输的波形。这是因为矩形波含有丰富的高频成分，若直接送入信道传输，容易产生失真。基带传输系统的信道通常采用电缆、架空明线等。信道既传送信号，同时又因存在噪声和频率特性不理想而对数字信号造成损害，使得接收端得到的波形与发送的波形具有较大差异。接收滤波器是收端为了减小信道特性不理想和噪声对信号传输的影响而设置的。其主要作用是滤除带外噪声并对已接收的波形均衡，以便抽样判决器正确判决。抽样判决器首先对接收滤波器输出的信号在规定的时刻（由定时脉冲控制）进行抽样，获得

实验报告五SIMULINK仿真实验

实验五SIMULINK仿真实验一、实验目的考察连续时间系统的采样控制中，零阶保持器的作用与采样时间间隔对Ts 对系统稳定性的影响二、实验步骤开机执行程序，用鼠标双击图标，进入MA TLAB命令窗口：Command Windows在Command Windows窗口中输入：simulink，进入仿真界面，并新建Model文件在Model界面中构造连续时间系统的结构图。作时域仿真并确定系统时域性能指标。图（6-1）带零阶保持器的采样控制系统如下图所示。作时域仿真，调整采样间隔时间Ts，观察对系统稳定性的影响。图（6-2）参考输入量（给定值）作用时，系统连接如图（6-1）所示: 图（6-3）三、实验要求（1）按照结构图程序设计好模型图，完成时域仿真的结构图（2）认真做好时域仿真记录（3）参考实验图，建立所示如图(6-1)、图(6-2)、图(6-3)的实验原理图；（4）将鼠标移到原理图中的PID模块进行双击，出现参数设定对话框，将PID 控制器的积分增益和微分增益改为0，使其具有比例调节功能，对系统进行纯比例控制。

1. 单击工具栏中的图标，开始仿真，观测系统的响应曲线，分析系统性能；调整比例增益，观察响应曲线的变化，分析系统性能的变化。 2. 重复步骤2-3，将控制器的功能改为比例微分控制，观测系统的响应曲线，分析比例微分控制的作用。 3. 重复步骤2-3，将控制器的功能改为比例积分控制，观测系统的响应曲线，分析比例积分控制的作用。 4. 重复步骤2-3，将控制器的功能改为比例积分微分控制，观测系统的响应曲线，分析比例积分微分控制的作用。 5. 参照实验一的步骤，绘出如图(6-2)所示的方块图; 6. 将PID控制器的积分增益和微分增益改为0，对系统进行纯比例控制。不断修改比例增益，使系统输出的过渡过程曲线的衰减比n=4，记下此时的比例增益值。 7. 修改比例增益，使系统输出的过渡过程曲线的衰减比n=2，记下此时的比例增益值。 8. 修改比例增益，使系统输出呈临界振荡波形,记下此时的比例增益值。 9. 将PID控制器的比例、积分增益进行修改，对系统进行比例积分控制。不断修改比例、积分增益,使系统输出的过渡过程曲线的衰减比n=2，4，10，记下此时比例和积分增益。 10、将PID控制器的比例, 积分, 微分增益进行修改，对系统进行比例、积分、微分控制。不断修改比例、积分、微分增益，使系统输出的过渡过程曲线的衰减比n=2、4、10记下此时的比例、积分、微分增益值。四、实验报告要求（1）叙述零阶保持器的作用（2）讨论采样时间间隔Ts对系统的影响。（3）写出完整实验报告附：step模块在sources库中 sum模块在math operations库中 scope模块在sinks库中 transfer fcn模块在continuous库中 zero-order hold模块在discrete库中

基于MATLAB的数字基带传输系统的仿真-课程设计报告书

通信工程专业《通信仿真综合实践》研究报告基于MATLAB的数字基带传输系统的仿真设计学生：*** 学生学号：20***** 指导教师：** 所在学院：信息技术学院专业班级：通信工程中国 2016 年 5月

信息技术学院课程设计任务书信息技术院通信工程专业 20** 级，学号 201***** **** 一、课程设计课题：基于MATLAB的数字基带传输系统的仿真设计二、课程设计工作日自 2016 年 5 月 12 日至 2016 年 5 月 24 日三、课程设计进行地点：图书馆四、程设计任务要求： 1.课题来源: 指导教师指定题目 2.目的意义:. 1）综合应用《掌握和精通MATLAB》、《通信原理》等多门课程知识，使学生建立通信系统的整体概念 2）培养学生系统设计与系统开发的思想 3）培养学生独立动手完成课程设计项目的能力 3.基本要求: 1) 数字基带信号直接送往信道： 2）传输信道中的噪声可以看作加性高斯白噪声 3）可用滤波法提取定是信号 4）对传输系统要有清楚的理论分析 5）把整个系统中的各个子系统自行构造，并对其性能进行测试 6）最终给出信号的仿真结果（信号输出图形）课程设计评审表

基于MATLAB 的数字基带传输系统的仿真概述：本课程设计主要研究了数字信号的基带传输的基本概念及数字信号基带传输的传输过程和如何用MATLAB 软件仿真设计数字基带传输系统。首先介绍了本课题的理论依据及相关的基础知识，包括数字基带信号的概念，数字基带传输系统的组成及各子系统的作用，及数字基带信号的传输过程。最后按照仿真过程基本步骤用MATLAB 的仿真工具实现了数字基带传输系统的仿真过程，对系统进行了分析。第一部分原理介绍一、数字基带传输系统 1）数字基带传输系统的介绍未经调制的数字信号所占的频谱是从零频或很低频率开始,称为数字基带信号。在某些具有低通特性的有线信道中，特别是在传输距离不太远的情况下,基带信号可以不经载波调制而直接传输。这种不经载波调制直接传输数字基带信号的系统，称为数字基带传输系统。数字基带系统的基本结构可以由图1 的模型表示.其中包括发送滤波器、传输信道、接收滤波器、抽样判决等效为传输函数为H (w) 基带形成网络,对于无码间干扰的基带传输系统来说, H (w) 应满足奈奎斯特第一准则, 在实验中一般取H (w) 为升余弦滚降特性.在最佳系统下, 取C(w) = 1,GT (w) 和GR(w) 均为升余弦平方根特性.传输信道中的噪声可看作加性高斯白噪声, 用产生高斯随机信号的噪声源表示. 位定时提取电路,在定时精度要求不高的场合, 可以用滤波法提取定时信号,滤波法提取位定时的原理可用图2表示。图1 基带传输系统模型设发送滤波器的传输特性 , 则 ω ωπ d e H t g jwt R ? ∞ ∞ -= )(21 )()(ωT G

基于Simulink的简单电力系统仿真

实验六基于Simulink 的简单电力系统仿真实验目的 1) 熟悉Simulink 的工作环境； 2) 掌握Simulink 电力系统工具箱的使用； 3）掌握在Simulink 的工作环境中建立简单电力系统的仿真模型实验内容输电线路电路参数建模时采用电力系统分析中常用的π型等值电路，搭建如图１所示的一个简单交流单相电力系统，在仿真进行中，负载通过断路器切除并再次投入。π型等值电路具体元件参数如下：Ω=2.5R ，H L 138.0=， F C C μ967.021==。图1 简单电力系统仿真示意图 1) 在Simulink 中建立简单交流单相电力系统模型，并进行仿真，观测负载电流和输电线路末端电压； 2) 结合理论知识分析上述观测信号变化的原因； 3) 比较不同功率因数，如cos φ=1、cos φ=0.8(感性)、cos φ=0.8(容性)负载条件下的仿真结果实验原理与方法 1、系统的仿真电路图实验步骤根据所得建立模型，给定参数，得到仿真结果 cos φ=1 cos φ=0.8(感性) cos φ=0.8(容性)

实验结果与分析 cosφ=1 cosφ=0.8(感性) cosφ=0.8(容性) 仿真结果分析（1）在纯阻性负载电路中，电压相位与电流相位相同；与感性负载相比，断路器重新闭合后电流没有额外的直流分量。（2）在感性负载中，电压相位超前电流相位；断路器重新闭合时，交变的电流瞬间增加了一个直流分量，随后逐渐减小。（3）在容性负载中，电压相位滞后于电流相位；断路器重新闭合时，电流瞬间突变至极大；与感性负载和纯阻性负载相比，断路器断开时的末端电压由于有电容放电作用，电压波形畸变很小。（4）当断路器断开时，线路断路，电流突变为0，但电压行波仍在进行，因此在末端能够测量到连续的电压波形，但断路器断开对电压波形造成了影响，产生了畸变。这是由于能量是通过电磁场传递的，线路断开时电压继续向前传递。总括：L和C对输出波形振荡的频率和幅度影响程度不同，当变化相同幅度时，电容对振荡频率和幅度的影响要比电感的大。感想：Matlab中Simulik通过拖拉建模方式对电路进行仿真，具有快捷、方便、灵活的特点。Simulink的仿真电路简洁、参数调整方便。仿真结果直观。通过本次实验，我认识到了建模与仿真的一般性方法，收获甚多，也更进一步了解了Matlab,Matlab不仅仅在平时的编程方面功能强大，在仿真方面也熠熠生辉。