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"用MATLAB计算连续时间信号的卷积",向天才求助!!!

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"用MATLAB计算连续时间信号的卷积",向天才求助!!!

用MATLAB计算连续时间信号的卷积
两个离散时间信号相卷积,可直接利用MATLAB M文件中的conv函数;两个连续时间信号相卷积若采用数值解,首先要对连续时间信号采样得到离散信号f1和f2,再用conv(f1,f2)进行卷积运算得到离散时刻上的卷积结果,最后将这些离散时刻上的结果相连(插值)来近似连续函数的卷积结果。图1分别表示了求[ε(t-1)-ε(t-2)]×[ε(t-2)-ε(t-3)],当采样周期T=0.01和T=0.1时的卷积结果,发现纵坐标结果不同。这说明计算连续时间信号的卷积,要考虑采样周期的大小。
考虑激励信号x(t)作用于因果系统h(t)引起的响应为:
(有图)


    当T足够小时,有:(有图)
利用式(6)可方便地计算连续时间信号卷积的数值解。MATLAB语句为conv(x,h)×T。应当指出,式(6)是将h(λ)进行“零阶”近似后得到的,误差精度较差,但计算简单,适合于较平坦的曲线。要提高精度,可用梯形法,此时式(3)中:

下面讨论当被卷积函数中出现有始无终的函数时,如何截断函数及截断后的误差分析。由于数值计算只能计算有限长度的序列,所以有始无终的信号必须截断。
考虑te-tε(t)×[ε(t)-ε(t-1)],由于ε(t)-ε(t-1)的非零值为有限区间(0,1),对有始无终信号te-tε(t)进行截断,若采用的截断阈值α=0.01,由于该信号在t=1处有最大值e-1,由te-1ε(t)=αe-1,可得截断时刻t=7.6,采样区间取(0,8),采样周期设为T=0.01, 用MATLAB计算他们的卷积结果,为便于比较,将解析运算的准确结果也画在同一张图上,图2示出他们的结果对比。
(有图)
从图2可知,当t<8时,误差是较小的;当t>8后,误差较大,这是由于在(0,8)区间无截断误差,而在t>8后则存在截断误差的原因。截断后视被卷积函数为零,尽管被截去的部分已经较小(<αe-1),但由于卷积运算是一种积分,导致卷积运算的误差积累较大。可以预测,增大截断区间范围可减小误差,或者说,为了保证卷积的精度,在对被卷积信号进行截断处理时,截断阈值应适当减小。
图3示出了截断区间为(0,10)时,两者的计算结果对比,误差已经可以忽略。
t=10时,te-t=0.5404×10-4,截断阈值已近0.0001。在此截断,对原函数的截断误差较小,截断误差对后面的卷积运算结果影响小。(有图)

由前面的分析过程,我们可得到用MATLA计算连续时间信号卷积的一般方法。
(1) 选取合适的采样周期对连续信号进行采样,得,计算T·conv(x,h);
(2) 采样周期愈小,计算结果愈准确,但计算负担愈重,应在计算量与计算准确度之间折衷。
(3) 需要对被卷积函数截断时,考虑合适的截断阈值。

由于还有附图,所以把文件也上传了,谢谢各位的指导和帮助!!!!!

用MATLAB计算连……
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