第一章 绪论
1.1、课题研究的目的和意义
目的
1.了解MATLAB在电子信息课程中的应用
2.熟悉MATLAB语言的使用
3.掌握MATLAB矩阵输入、运算以及MATLAB数值的运算功能
意义
MATLAB是集数值计算，符号运算及图形处理等强大功能于一体的科学计算机语言。作为强大的计算机平台，它几乎可以满足所有的计算需求。MATLAB语言具备高效、可视化及推理能力强等特点，在目前工程界石流行最广的科学计算语言。
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第一章 绪论
1.1、课题研究的目的和意义
目的
1.了解MATLAB在电子信息课程中的应用
2.熟悉MATLAB语言的使用
3.掌握MATLAB矩阵输入、运算以及MATLAB数值的运算功能
意义
MATLAB是集数值计算，符号运算及图形处理等强大功能于一体的科学计算机语言。作为强大的计算机平台，它几乎可以满足所有的计算需求。MATLAB语言具备高效、可视化及推理能力强等特点，在目前工程界石流行最广的科学计算语言。
SPAN>中的变量与常量都是矩阵(标量可看做阶的矩阵,向量可看做或阶的矩阵),其元素可以是复数和任意形式的表达式,它具有元素群运算能力。MATLAB的这些优于其他语言的特色,有利于分析计算电路的各种问题,并且使编程更简便,运算效率更高。使用MATLAB的好处是用同一种语言来解各门课程的问题，容易熟练，并且可以找到其共同点，甚至调用共同的子程序，给读者在学习中带来很大的便利。
1.2、课题的社会和技术背景
加入WTO，使我国融入经济全球化浪潮。21世纪是知识经济时代，由于社会与科学技术的迅猛发展，新学科大量涌现，科学技术的综合化不仅是一个不可改变的必然趋势，而且是一次意义深远的科技革命。学科交叉、科技结合将作为21世纪一种时代特点，给社会带来全面的发展影响，给人们提供完整的科学图景。当前，社会科学与自然科学这两大类学科群也日趋融合，成为科技领域的潮流。具有横断学科和综合学科特点的“现代控制论”，由于计算机的广泛使用和计算技术的高度发展，不仅为控制论的研究提供了新的工具和手段，而且从根本上冲击控制理论的方法论，大幅度地改进了系统自动控制方面的分析和综合方法。
近年来，国内流行多种科学计算软件。科学计算软件的使用，可以极大地提高科研人员的工作效率，能更快更准确地完成计算方案的设计，并在必要的时候用图形图像表示计算结果和描述运行机制。在数十种科学计算软件中，MATLAB凭借其数值计算与图形可视化功能的完美结合，以及开放的设计理念，取得了很大的成功。目前，很多学校已经开设了这方面的课程，很多学生已经使用该软件完成论文设计。
1.3、通过设计实现的具体功能
该课题研究的是线性时不变系统的一般数学模型和求解方法。具体为描述一个二阶线性时不变连续系统的微分方程，然后求出系统的零输入响应。
其实MATLAB的功能还有好多，在其他方面也有非常多的应用，例如MATLAB的预定义函数，如何用MATLAB绘图，如何在MATLAB中编程，基于MATLAB的矩阵运算、符号运算、数值分析等。
第二章 课题基本概念和原理
2.1、信号与系统的概述
信号处理的基本概念和分析方法已应用于许多不同领域和学科中，尤其是数字计算机的出现和大规模集成技术的高度发展，有力地推动了数字信号处理技术的发展和应用。
2.1.1 信号的定义
当今社会已经进入信息时代，人们每天都要接触各种各样载有信息的信号形式，如接收广播、电视信号、使用电话传送声音信号等，其目的是为了把不同形式的消息借助一定形式的信号进行表达或传递。因此，通常把人们得到的消息、情报或知识称为信息；而传输信息的载体或者说信息的具体表现形式称作信号。
由于信息的种类和形式多种多样，信号的表现形式也千差万别，如电话铃声、防空警笛等声音信号；交通标志灯、灯塔信号灯等光信号；无线电通讯中的电磁波信号等。可见，信息本身不是物质，不具有能量，但其传输载体——信号却具有能量，它描述了物理量的变化过程，信号所包含的信息就蕴含在不同物理量的变化之中。
按信号变化的物理性质，可分为电信号和非电信号。例如，电路中的电压、电流、电荷、磁通等，称为电信号；而物体的位移和加速度、环境的温度、气压等，称为非电信号，由于电信号处理具有速度快、精度高、转换方便等优点，通常利用各种传感元件和转换装置将非电信号转换成电信号进行传输、处理。
2.1.2信号的描述
为了对不同种类和形式的信号进行分析处理，首先需要对其进行数学描述。基于信号描述了物理量的变化过程这一直观概念，信号可用某个物理量的一个或多个自变量的函数来描述，如果仅有一个自变量，则称为一维信号；如果有两个以上自变量，则称为多维信号。
2.1.3信号与系统处理的基本原理
连续时间信号分析和离散时间信号分析是信号处理的基础。对于线性系统中的信号处理无论是连续系统还是离散系统其所处理的信号都可分解为一系列基本信号分量的线性组合；而线性系统对任一输入信号的响应是系统对许多不同基本信号分量分别作用产生相应的叠加；不同信号分解方式会导致不同系统分析方法。无论是连续系统的时间域、（复）频率域分析法、还是离散系统的时间域和Z域分析法，本质上都是时间域的。
2.2、MATLAB应用于信号与系统的原理
用MATLAB表示和分析连续系统和线性时不变连续系统，严格来说，只有用符号推理的方法才能分析连续系统，用数值方法是不能表示连续信号的，因为它给出的是各个样本点的数据。只有当样本点取得很密时才可看成连续信号，所谓密，是相对于信号变化的快慢言。第三章、系统设计和实现
3.1、采用的软件及开发平台
3.1.1系统设计软件
该系统设计采用的是MATLAB数学软件。MATLAB和Mathematica、Maple并称为三大数学软件。它在数学类科技应用软件中在数值计算方面首屈一指。MATLAB可以进行矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连
接其他编程语言的程序等，主要应用于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域。
3.1.2开发平台和编程环境
MATLAB由一系列工具组成。这些工具方便用户使用MATLAB的函数和文件，其中许多工具采用的是图形用户界面。包括MATLAB桌面和命令窗口、历史命令窗口、编辑器和调试器、路径搜索和用于用户浏览帮助、工作空间、文件的浏览器。随着MATLAB的商业化以及软件本身的不断升级，MATLAB的用户界面也越来越精致，更加接近Windows的标准界面，人机交互性更强，操作更简单。而且新版本的MATLAB提供了完整的联机查询、帮助系统，极大的方便了用户的使用。简单的编程环境提供了比较完备的调试系统，程序不必经过编译就可以直接运行，而且能够及时地报告出现的错误及进行出错原因分析。
MATLAB一个高级的矩阵/阵列语言，它包含控制语句、函数、数据结构、输入和输出和面向对象编程特点。用户可以在命令窗口中将输入语句与执行命令同步，也可以先编写好一个较大的复杂的应用程序（M文件）后再一起运行。新版本的MATLAB语言是基于最为流行的C＋＋语言基础上的，因此语法特征与C＋＋语言极为相似，而且更加简单，更加符合科技人员对数学表达式的书写格式。使之更利于非计算机专业的科技人员使用。而且这种语言可移植性好、可拓展性极强，这也是MATLAB能够深入到科学研究及工程计算各个领域的重要原因。
MATLAB是一个包含大量计算算法的集合。其拥有600多个工程中要用到的数学运算函数，可以方便的实现用户所需的各种计算功能。函数中所使用的算法都是科研和工程计算中的最新研究成果，而前经过了各种优化和容错处理。在通常情况下，可以用它来代替底层编程语言，如C和C++ 。在计算要求相同的情况下，使用MATLAB的编程工作量会大大减少。MATLAB的这些函数集包括从最简单最基本的函数到诸如矩阵，特征向量、快速傅立叶变换的复杂函数。函数所能解决的问题其大致包括矩阵运算和线性方程组的求解、微分方程及偏微分方程的组的求解、符号运算、傅立叶变换和数据的统计分析、工程中的优化问题、稀疏矩阵运算、复数的各种运算、三角函数和其他初等数学运算、多维数组操作以及建模动态仿真等。
MATLAB自产生之日起就具有方便的数据可视化功能，以将向量和矩阵用图形表现出来，并且可以对图形进行标注和打印。高层次的作图包括二维和三维的可视化、图象处理、动画和表达式作图。可用于科学计算和工程绘图。新版本的MATLAB对整个图形处理功能作了很大的改进和完善，使它不仅在一般数据可视化软件都具有的功能（例如二维曲线和三维曲面的绘制和处理等）方面更加完善，而且对于一些其他软件所没有的功能（例如图形的光照处理、色度处理以及四维数据的表现等），MATLAB同样表现了出色的处理能力。同时对一些特殊的可视化要求，例如图形对话等，MATLAB也有相应的功能函数，保证了用户不同层次的要求。
1.2、课题的社会和技术背景
加入WTO，使我国融入经济全球化浪潮。21世纪是知识经济时代，由于社会与科学技术的迅猛发展，新学科大量涌现，科学技术的综合化不仅是一个不可改变的必然趋势，而且是一次意义深远的科技革命。学科交叉、科技结合将作为21世纪一种时代特点，给社会带来全面的发展影响，给人们提供完整的科学图景。当前，社会科学与自然科学这两大类学科群也日趋融合，成为科技领域的潮流。具有横断学科和综合学科特点的“现代控制论”，由于计算机的广泛使用和计算技术的高度发展，不仅为控制论的研究提供了新的工具和手段，而且从根本上冲击控制理论的方法论，大幅度地改进了系统自动控制方面的分析和综合方法。
近年来，国内流行多种科学计算软件。科学计算软件的使用，可以极大地提高科研人员的工作效率，能更快更准确地完成计算方案的设计，并在必要的时候用图形图像表示计算结果和描述运行机制。在数十种科学计算软件中，MATLAB凭借其数值计算与图形可视化功能的完美结合，以及开放的设计理念，取得了很大的成功。目前，很多学校已经开设了这方面的课程，很多学生已经使用该软件完成论文设计。
1.3、通过设计实现的具体功能
该课题研究的是线性时不变系统的一般数学模型和求解方法。具体为描述一个二阶线性时不变连续系统的微分方程，然后求出系统的零输入响应。
其实MATLAB的功能还有好多，在其他方面也有非常多的应用，例如MATLAB的预定义函数，如何用MATLAB绘图，如何在MATLAB中编程，基于MATLAB的矩阵运算、符号运算、数值分析等。
第二章 课题基本概念和原理
2.1、信号与系统的概述
信号处理的基本概念和分析方法已应用于许多不同领域和学科中，尤其是数字计算机的出现和大规模集成技术的高度发展，有力地推动了数字信号处理技术的发展和应用。
2.1.1 信号的定义
当今社会已经进入信息时代，人们每天都要接触各种各样载有信息的信号形式，如接收广播、电视信号、使用电话传送声音信号等，其目的是为了把不同形式的消息借助一定形式的信号进行表达或传递。因此，通常把人们得到的消息、情报或知识称为信息；而传输信息的载体或者说信息的具体表现形式称作信号。
由于信息的种类和形式多种多样，信号的表现形式也千差万别，如电话铃声、防空警笛等声音信号；交通标志灯、灯塔信号灯等光信号；无线电通讯中的电磁波信号等。可见，信息本身不是物质，不具有能量，但其传输载体——信号却具有能量，它描述了物理量的变化过程，信号所包含的信息就蕴含在不同物理量的变化之中。
按信号变化的物理性质，可分为电信号和非电信号。例如，电路中的电压、电流、电荷、磁通等，称为电信号；而物体的位移和加速度、环境的温度、气压等，称为非电信号，由于电信号处理具有速度快、精度高、转换方便等优点，通常利用各种传感元件和转换装置将非电信号转换成电信号进行传输、处理。
2.1.2信号的描述
为了对不同种类和形式的信号进行分析处理，首先需要对其进行数学描述。基于信号描述了物理量的变化过程这一直观概念，信号可用某个物理量的一个或多个自变量的函数来描述，如果仅有一个自变量，则称为一维信号；如果有两个以上自变量，则称为多维信号。
2.1.3信号与系统处理的基本原理
连续时间信号分析和离散时间信号分析是信号处理的基础。对于线性系统中的信号处理无论是连续系统还是离散系统其所处理的信号都可分解为一系列基本信号分量的线性组合；而线性系统对任一输入信号的响应是系统对许多不同基本信号分量分别作用产生相应的叠加；不同信号分解方式会导致不同系统分析方法。无论是连续系统的时间域、（复）频率域分析法、还是离散系统的时间域和Z域分析法，本质上都是时间域的。
2.2、MATLAB应用于信号与系统的原理
用MATLAB表示和分析连续系统和线性时不变连续系统，严格来说，只有用符号推理的方法才能分析连续系统，用数值方法是不能表示连续信号的，因为它给出的是各个样本点的数据。只有当样本点取得很密时才可看成连续信号，所谓密，是相对于信号变化的快慢言。第三章、系统设计和实现
3.1、采用的软件及开发平台
3.1.1系统设计软件
该系统设计采用的是MATLAB数学软件。MATLAB和Mathematica、Maple并称为三大数学软件。它在数学类科技应用软件中在数值计算方面首屈一指。MATLAB可以进行矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连
接其他编程语言的程序等，主要应用于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域。
3.1.2开发平台和编程环境
MATLAB由一系列工具组成。这些工具方便用户使用MATLAB的函数和文件，其中许多工具采用的是图形用户界面。包括MATLAB桌面和命令窗口、历史命令窗口、编辑器和调试器、路径搜索和用于用户浏览帮助、工作空间、文件的浏览器。随着MATLAB的商业化以及软件本身的不断升级，MATLAB的用户界面也越来越精致，更加接近Windows的标准界面，人机交互性更强，操作更简单。而且新版本的MATLAB提供了完整的联机查询、帮助系统，极大的方便了用户的使用。简单的编程环境提供了比较完备的调试系统，程序不必经过编译就可以直接运行，而且能够及时地报告出现的错误及进行出错原因分析。
MATLAB一个高级的矩阵/阵列语言，它包含控制语句、函数、数据结构、输入和输出和面向对象编程特点。用户可以在命令窗口中将输入语句与执行命令同步，也可以先编写好一个较大的复杂的应用程序（M文件）后再一起运行。新版本的MATLAB语言是基于最为流行的C＋＋语言基础上的，因此语法特征与C＋＋语言极为相似，而且更加简单，更加符合科技人员对数学表达式的书写格式。使之更利于非计算机专业的科技人员使用。而且这种语言可移植性好、可拓展性极强，这也是MATLAB能够深入到科学研究及工程计算各个领域的重要原因。
MATLAB是一个包含大量计算算法的集合。其拥有600多个工程中要用到的数学运算函数，可以方便的实现用户所需的各种计算功能。函数中所使用的算法都是科研和工程计算中的最新研究成果，而前经过了各种优化和容错处理。在通常情况下，可以用它来代替底层编程语言，如C和C++ 。在计算要求相同的情况下，使用MATLAB的编程工作量会大大减少。MATLAB的这些函数集包括从最简单最基本的函数到诸如矩阵，特征向量、快速傅立叶变换的复杂函数。函数所能解决的问题其大致包括矩阵运算和线性方程组的求解、微分方程及偏微分方程的组的求解、符号运算、傅立叶变换和数据的统计分析、工程中的优化问题、稀疏矩阵运算、复数的各种运算、三角函数和其他初等数学运算、多维数组操作以及建模动态仿真等。
MATLAB自产生之日起就具有方便的数据可视化功能，以将向量和矩阵用图形表现出来，并且可以对图形进行标注和打印。高层次的作图包括二维和三维的可视化、图象处理、动画和表达式作图。可用于科学计算和工程绘图。新版本的MATLAB对整个图形处理功能作了很大的改进和完善，使它不仅在一般数据可视化软件都具有的功能（例如二维曲线和三维曲面的绘制和处理等）方面更加完善，而且对于一些其他软件所没有的功能（例如图形的光照处理、色度处理以及四维数据的表现等），MATLAB同样表现了出色的处理能力。同时对一些特殊的可视化要求，例如图形对话等，MATLAB也有相应的功能函数，保证了用户不同层次的要求。