2
-
1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
KHOA ĐIỆN CÁC BÀI THỰC HÀNH
MÔN HỌC
TÍN HIỆU VÀ HỆ THỐNG
( 6 bài)
Họ và tên sinh viên: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Mã lớp thí nghiệm: . . . . . . . . . . Mã số sinh viên: . . . . . . . . . .


trên miền thời gian
II. Yêu cầu đối với sinh viên
 Thực hiện trước bài 2.1 ở nhà.
 Đọc tài liệu hướng dẫn và trả lời được các câu hỏi của CBHD trước khi làm thực hành
 Hoàn thành nội dung bài thực hành (kể cả các bài về nhà) trước khi tham dự buổi tiếp theo
III. Nội dung
3.1 Làm quen với Simulink
Mục này do CBHD hướng dẫn cho SV (khoảng 10ph).
3.2 Vẽ đồ thị đáp ứng của hệ thống với MATLAB-Simulink
Bài 2.1 (tự chuẩn bị và làm ở nhà): Giải phương trình vi phân tuyến tính cấp hai
Cho mạch điện trên Hình 2.1, với các sơ kiện là
(0 ) 0
L
i


và
(0 ) 0.5V,
C
v

 điện áp nguồn là tín
hiệu bước nhảy đơn vị
( ).
u t
Hãy tính điện áp của tụ
điện
( ).
C
v t

( ) ( )
3 3
C C
C
d v dv
v t u t
dt dt
  
.
hay

2
2
4 3 3, 0.
C C
C
d v dv
v t
dt dt
   
(2.4)
 Các em hãy giải phương trình vi phân (2.4) và ghi lời giải vào phần dưới đây.
( ) ( ) ( )
L
L C
di
Ri t L v t u t
dt
  
Nếu định nghĩa các biến trạng thái là
1
,
L
x i

2
C
x v

và tín hiệu ra là
2
C
y x v
 
đồng thời thay các
giá trị vào, ta sẽ thu được mô hình trạng thái như sau (sinh viên tự kiểm tra):

 
1 1
0
2 2
1

Cách 1: Mở một file mới trong Simulink và đặt tên file là, ví dụ mhtt_2_5. Sử dụng các khối trong
Simulink Library Browser để tạo được sơ đồ khối như Hình 2.3.
Lưu ý: Khối Step nằm trong Source, khối State-Space trong Continuous, khối Bus Creator trong
Common Used Blocks, và khối Scope trong Sink.
.
Lời chú thích cho các khối có thể được
thực hiện bằng tay như sau: kích đúp
vào dưới mỗi khối và khi một hình chữ
nhật nhỏ xuất hiện cùng với con trỏ, ta
có thể gõ các thông tin cho khối đó. Để
bắt đầu một dòng mới, ta ấn phím
Enter.
Hình 2.3 Cách thu được
( )
C
v t
cho Bài 2.2 với khối State-Space

2
-
4
Tiếp theo, ta kích đúp vào khối State-Space, và trong cửa sổ Function Block Parameters, ta nhập
các thông số như Hình 2.4.

Hình 2.4 Các thông số cho khối chức năng trong khối State-Space
Các sơ kiện [x1 x2]’ được chỉ định trên Cửa sổ lệnh của MATLAB như sau
x1=0; x2=0.5;


2
2
4 3 ( )
C C
C
d v dv
v u t
dt dt
    (2.6)
Sơ đồ khối biểu diễn quan hệ trong (2.6) được cho trên Hình 2.7.

2
-
5

Hình 2.7 Sơ đồ khối của phương trình (2.6)
 Các em hãy mở một file mới trong Simulink, đặt tên file và xây dựng sơ đồ khối tương tự như
Hình 2.7. Sau đó, hãy khai báo tham số cho các khối và thực hiện mô phỏng tín hiệu ra với thời
gian mô phỏng là 10s (CBHD kiểm tra). Vẽ lại sơ đồ Simulink đó vào khung dưới đây.
Lưu ý: Trong Simulink Library Browser, khối Add (hay Sum) và khối Gain nằm trong Math
Operations, khối Integrator nằm trong Continuous. Các sơ kiện được khai báo trong các khối
Integrator.


for ts=[0.2 0.1 0.01]; % sampling interval
clf; % clear current figure 2
-
6
n=0:1:4/ts; % sample index
x=exp(-2*n*ts);x(1)=0.5*x(1); % sample values of x(t)=exp(-2t)u(t)
% sample value is the average of the two limiting values at any
% discontinuity
h=exp(-3*n*ts);h(1)=0.5*h(1); % sample values of h(t)=exp(-3t)u(t)
y=ts*conv(x,h);
L=length(y);
t=ts*(0:L-1);
yf=exp(-2*t)-exp(-3*t); % exact samples of convolution
plot(t3+t,y,t3+t,yf,':') % plot with solid and dashed lines
ylabel('y(t)') % y-axis label of the graph is y(t)
xlabel('t') % x-axis label of the graph is t
legend('computed','exact')
title('convolution of e^{-2(t-2)}u(t-2) and e^{-3(t+3)}u(t+3)')
text(0.6,0.7,['sampling interval = ',num2str(ts)],'units','normalized','fontsize',10)
disp('see the graph and press any key to continue')
pause % wait until a key is pressed
end -1 0 1 2 3 4 5 6 7
0
0.02



1 0.8 2 2 3 1 4 2
y n y n y n x n x n x n
        

với các sơ kiện








1 2, 2 1, 1 2 0
y y x x
        
và tín hiệu vào




0.5 .
n
x n u n

Các em hãy điền các dòng lệnh còn thiếu vào phần chấm chấm để hoàn thiện chương trình (với
gợi ý là các dòng chú thích bên cạnh) và vẽ lại đồ thị sau khi chạy mô phỏng lên Hình 2.9.


plot(n,y,'*',n,x,'o') ; % plot with '*' and 'o' symbols
grid on;
ylabel('y(n)') % y-axis label of the graph is y(n)
xlabel('n') % x-axis label of the graph is n
legend('output','input')
title('Response of a second-order system by iteration')

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
-1
0
1
2
3
4
5
y(n)
n
Response of a second-order system by iterationoutput
input

Hình 2.9. Đáp ứng của hệ thống cho Bài 2.4

Bài 2.5 (về nhà tự làm)
Cho hệ thống bậc bốn được mô tả bởi mô hình trạng thái như sau:
 
0 1 0 0 0
0 0 1 0 0

u t t

và thời gian mô phỏng là 25s. Hãy
vẽ lại tín hiệu ra đó vào Hình 2.10 dưới đây.
Lưu ý: Tín hiệu sin có thể được tạo ra từ khối Signal Generator trong Sources của Simulink
Library Browser.

2
-
8
0 5 10 15 20 25
-2.5
-2
-1.5
-1
-0.5
0
0.5
1
1.5
2

Hình 2.10. Dạng tín hiệu cho Bài 2.5 Bài 2.6 (về nhà tự làm): Tính toán và vẽ đồ thị đáp ứng của hệ thống không liên tục
Hãy sửa lại chương trình trong Bài 2.4 với các giả thiết sau đây:
ym1=1;ym2=-2; xm1=0;xm2=0; b2=3;b1=-2;b0=1;a1=0.9;a0=0.8;
x(n)=u(n).
Vẽ lại đồ thị sau khi thực hiện chương trình vào Hình 2.11.

x t u t u t
   