idinput

生成一个单通道随机二进制输入信号，包含 200 个采样点。

N = 200;
u = idinput(N);

u 是长度为 200 的列向量。u 中的值要么是 -1，要么是 1。

从生成的信号创建一个 iddata 对象。例如，在此示例中，请将采样时间设置为 1 秒。

u = iddata([],u,1);

要检查信号，请绘制信号图。

plot(u)

生成的信号是一个随机二进制输入信号，其值是 -1 或 1。您可以使用生成的输入信号，通过 sim 命令仿真系统的输出。

生成一个包含 200 个采样点的双通道随机二进制输入信号。

N = 200;
u = idinput([N,2]);

u 是一个 200×2 的矩阵，其元素值是 -1 或 1。

从生成的信号创建一个 iddata 对象。例如，在此示例中，请将采样时间设置为 1 秒。

u = iddata([],u,1);

绘制两个通道的信号曲线，并分析这些信号。

plot(u)

该图显示了两个生成的随机二进制信号，其值是 -1 或 1。

生成一个单通道周期性随机二进制输入信号，其周期为 10 个采样点，信号中包含 5 个周期。

NumChannel = 1;
Period = 10;
NumPeriod = 5;
u = idinput([Period,NumChannel,NumPeriod]);

u 是长度为 50（= Period*NumPeriod）的列向量。u 中的值要么是 -1，要么是 1。

从生成的信号创建一个 iddata 对象。将采样时间设定为 1 秒。

u = iddata([],u,1);

绘制信号图。

plot(u)

如指定，生成的单通道周期性随机二进制输入信号周期为 10 秒，信号中包含 5 个完整周期。

生成单通道周期性随机高斯输入信号，其周期为 50 个采样点，信号中包含 5 个周期。首先使用整个频率范围生成信号，然后指定通带。

NumChannel = 1;
Period = 50;
NumPeriod = 5;
u = idinput([Period,NumChannel,NumPeriod],'rgs');

u 是长度为 250（= 周期数 * 周期数）的列向量。

从生成的信号创建一个 iddata 对象，并绘制该信号。例如，在此示例中，请将采样时间设置为 0.01 秒。

u = iddata([],u,0.01);
plot(u)

该图显示 u 包含 50 个随机采样的片段，重复了 5 次。该信号为高斯白噪声信号，均值为零，方差为一。

由于采样时间为 0.01 秒，生成的信号周期为 0.5 秒。信号的频率成分覆盖了整个可用范围 (0-50 Hz)。

现在指定一个通带，频率范围为 0 至 25 赫兹（即奈奎斯特频率的 0.5 倍）。

Band = [0 0.5];
u2 = idinput([Period,NumChannel,NumPeriod],'rgs',Band);

创建一个 iddata 对象，并绘制信号。

u2 = iddata([],u2,0.01);
plot(u2)

生成的信号 u2 的频率成分限制在 0-25 赫兹范围内。

伪随机二进制输入信号 (PRBS) 是一种确定性信号，其频率属性模拟白噪声。伪随机比特序列 (PRBS) 本质上具有周期性，其最大周期长度为 $$2^n-1$$，其中整数 n 为该 PRBS 的阶数。有关详细信息，请参阅伪随机二进制信号。

指定单通道伪随机比特序列 (PRBS) 值在 -2 和 2 之间切换。

Range = [-2,2];

将信号的时钟周期指定为 1 个采样点。也就是说，信号值可以在每个时间步长发生变化。对于伪随机二进制序列 (PRBS) 信号，时钟周期由 Band = [0 B] 指定，其中 B 是所需时钟周期的倒数。

Band = [0 1];

生成一个长度为 100 个采样点的非周期伪随机序列。

u = idinput(100,'prbs',Band,Range);

Warning: The PRBS signal delivered is the 100 first values of a full sequence of length 127.

PRBS 具有固有的周期性。为生成非周期信号，软件生成一个长度为 127 的最大长度伪随机二进制序列 (PRBS)，其周期大于所需采样数 100。该软件返回生成的伪随机序列 (PRBS) 的前 100 个样本。此操作确保生成的信号不具有周期性，正如生成的警告所示。

从生成的信号创建一个 iddata 对象。例如，在此示例中，请将采样时间设置为 1 秒。

u = iddata([],u,1);

绘制并检查生成的信号。

plot(u);
title('Non-Periodic Signal')

生成的信号是一个长度为 100 的非周期伪随机二进制序列，其值在 -2 和 2 之间切换。

指定伪随机二进制输入信号 (PRBS) 在 -2 和 2 之间切换。

Range = [-2,2];

将信号的时钟周期指定为 1 个采样点。也就是说，信号值可以在每个时间步长发生变化。对于伪随机二进制序列 (PRBS) 信号，时钟周期由 Band = [0 B] 指定，其中 B 是所需时钟周期的倒数。

Band = [0 1];

生成单通道、周期为 100 个采样点的伪随机比特序列 (PRBS)，该信号包含 3 个周期。

u1 = idinput([100,1,3],'prbs',Band,Range);

Warning: The period of the PRBS signal was changed to 63. Accordingly, the length of the generated signal will be 189.

伪随机比特序列 (PRBS) 本质上具有周期性，其最大周期长度为 $$2^n-1$$，其中整数 n 为该 PRBS 的阶数。若指定周期不等于最长 PRBS 长度，软件将调整生成信号的周期以获得整数倍的最长 PRBS 长度，并发出警告。有关最大长度伪随机序列 (PRBS) 的信息，请参阅伪随机二进制信号。在此示例中，期望周期 100 不等于最大长度伪随机比特序列 (PRBS)，因此软件转而生成阶数为 n = floor(log2(Period)) = 6 的最大长度 PRBS。因此，伪随机二进制序列信号的周期为 63（= $$2^6-1$$），生成的信号长度为 189（= NumPeriod*63）。该结果已在生成的警告中显示。

从生成的信号创建一个 iddata 对象，并绘制该信号。将信号周期指定为 63 个采样点。

u1 = iddata([],u1,1,'Period',63);
plot(u1)
title('Periodic Signal')

生成的信号是一个具有三个周期的周期性伪随机序列。

生成具有指定时钟周期的周期性和非周期性伪随机二进制输入信号 (PRBS)。

生成一个在 -2 和 2 之间切换的单通道伪随机二进制序列。将信号的时钟周期指定为 4 个采样点。也就是说，信号必须保持恒定至少 4 个连续采样点，才能发生变化。对于伪随机二进制序列 (PRBS) 信号，时钟周期由 Band = [0 B] 指定，其中 B 是所需时钟周期的倒数。

Range = [-2,2];
Band = [0 1/4];

首先生成一个长度为 100 的非周期信号。

u1 = idinput(100,'prbs',Band,Range);

Warning: The PRBS signal delivered is the 100 first values of a full sequence of length 124.

要理解生成的警告，首先需注意该代码相当于生成一个周期为 100 个采样点、周期为 1 的单通道伪随机二进制序列 (PRBS)。

u1 = idinput([100,1,1],'prbs',Band,Range);

生成的伪随机二进制序列信号必须保持恒定至少 4 个采样点，其值才能发生变化。为满足此要求，软件首先计算出可能的最大长度伪随机比特序列 (PRBS) 的序列为 n = floor(log2(Period*B)) = 4，周期为 $$2^n-1=15$$。有关最大长度伪随机序列 (PRBS) 的信息，请参阅伪随机二进制信号。该软件随后对该伪随机二进制序列进行拉伸处理，使得拉伸后信号的周期为 $$P=(1/B)(2^n-1)=60$$。

然而，由于该周期小于指定长度 100，软件转而计算阶数为 m = n+1 = 5 的最大长度伪随机比特序列。该软件随后将此伪随机序列拉伸，使其周期变为 $$P2=(1/B)(2^m-1)=124$$。该软件将此信号的前 100 个采样值作为 u1 返回。该结果确保生成的信号并非周期性，而是在每 4 个采样点间保持恒定。

从生成的信号创建一个 iddata 对象。例如，在此示例中，请将采样时间设置为 1 秒。

u1 = iddata([],u1,1);

绘制并检查信号。

plot(u1);
title('Nonperiodic Signal')

生成的信号是一个长度为 100 的非周期伪随机比特序列。每次值变化前，信号至少保持恒定 4 个采样周期。因此，该信号满足 Band 中指定的时钟周期。

现在生成一个周期为 100 个采样点、包含 3 个周期的周期信号。

u2 = idinput([100,1,3],'prbs',Band,Range);

Warning: The period of the PRBS signal was changed to 60. Accordingly, the length of the generated signal will be 180.

为生成具有指定时钟周期的周期信号，软件通过将原始拉伸信号（周期为 P = 60）重复 3 次，生成 u2 信号。因此，u2 的长度为 P*NumPeriod = 60*3 = 180。生成的警告中已标明所生成信号的周期和长度变化。

从生成的信号创建一个 iddata 对象，并绘制该信号。将信号周期指定为 60 秒。

u2 = iddata([],u2,1,'Period',60);
plot(u2)
title('Periodic Signal')

生成的信号为周期性伪随机序列，周期为 60 秒，包含 3 个周期。每次值变化前，信号至少保持恒定 4 个采样周期。因此，该信号满足规定的时钟周期。

您可以使用正弦波的默认特性生成正弦波叠加信号。或者，您可以配置正弦波的数量，以及正弦波的频率和相位。这个示例同时展示了两种方法。

指定信号每个周期包含 50 个采样点，共 3 个周期。同时指定信号振幅范围在 -1 到 1 之间。

Period = 50;
NumPeriod = 3;
Range = [-1 1];

指定信号的频率范围。对于正弦波叠加信号，您需以奈奎斯特频率的分数形式指定通带的下限和上限频率。在此示例中，使用 0 至奈奎斯特频率之间的整个频率范围。

Band = [0 1];

首先使用正弦波的默认特性生成信号。默认情况下，该软件使用 10 个正弦波来生成信号。该软件为每个正弦波分配一个随机相位，然后将这些相位改变 10 次，以获得最小的信号扩散。信号扩散是指信号在所有采样点上的最小值与最大值之间的差值。

[u,freq] = idinput([Period 1 NumPeriod],'sine',Band,Range);

该软件将正弦波叠加信号输出至 u，并将各正弦波的频率输出至 freq。freq 中的值是基于采样时间为 1 个时间单位进行缩放的。假设采样时间为 0.01 小时。要获取实际频率（单位：弧度/小时），需将值除以采样时间。

Ts = 0.01; % Sample time in hours
freq = freq/Ts;
freq(1)

ans = 
12.5664

freq(1) 是第一个正弦波的频率。要了解软件如何选择频率，请参阅 idinput 参考页面的 SineData 参量说明。

要验证信号是由 10 个正弦波生成的，可查看信号的频率成分。对信号进行傅里叶变换，并绘制信号的单边幅度谱。

ufft = fft(u);
Fs = 2*pi/Ts; % Sampling frequency in rad/hour
L = length(u);
w = (0:L-1)*Fs/L;
stem(w(1:L/2),abs(ufft(1:L/2))) % Plot until Nyquist frequency
title('Single-Sided Amplitude Spectrum of u(t)')
xlabel('Frequency (rad/hour)')
ylabel('Amplitude')

生成的图显示了用于生成信号的 10 个正弦波的频率分布。例如，该图显示第一个正弦波的频率为 12.57 弧度/小时，与 freq(1) 相同。

将生成的信号转换为 iddata 对象，并绘制该信号。将采样时间设定为 0.01 小时。

u = iddata([],u,Ts,'TimeUnit','hours');
plot(u)

信号 u 由 10 个正弦波生成，周期为 0.5 小时，包含 3 个周期。

现在修改用于生成正弦波叠加信号的正弦波的数量、频率和相位。使用 12 个正弦波，并尝试 15 组不同的相位组合。要设置正弦波的频率，请指定 GridSkip = 2。该软件从频率网格 2*pi*[1:GridSkip:fix(Period/2)]/Period 与通带 pi*Band 的交点处选取正弦波的频率。

NumSinusoids = 12;
NumTrials = 15;
GridSkip = 2;
SineData = [NumSinusoids,NumTrials,GridSkip];
u2 = idinput([Period 1 NumPeriod],'sine',Band,Range,SineData);

将生成的信号转换为 iddata 对象，并绘制该信号。

u2 = iddata([],u2,Ts,'TimeUnit','hours');
plot(u2)

信号 u2 由 12 个正弦波生成，周期为 0.5 小时，包含 3 个周期。