Далее необходимо получить автоспектральную плотность для выходного сигнала X и взаимоспектральную плотность между выходным и входным сигналом звена.
Расчетная работа № 4
Фильтрация случайных процессов с использованием апериодических звеньев первого и второго порядка
Цель
Освоить метод фильтрации с использованием апериодических звеньев первого и второго порядка
Задание
Произвести фильтрацию случайного процесса с использованием апериодических звеньев первого и второго порядка в двух вариантах. В каждом из вариантов изменяется значения коэффициентов К и T. Передаточная функция апериодического звена 1 порядка или дифференциальное уравнение в дискретном виде . Передаточная функция апериодического звена 2 порядка или дифференциальное уравнение в дискретном виде .
Исходные данные
Номер варианта соответствует двум последним цифрам зачетной книжки. Если число больше 30, то из него следует вычесть 30 (возможно не один раз), чтобы получилось число в диапазоне от 1 до 30 включительно. Каждому варианту соответствует 2 строки исходных данных из таблицы 4.1. Первая строка – номер варианта, вторая строка – номер варианта +10, если номер второй строки больше 30, то из него вычитается 30 (пример: 29 + 10 = 39, 39 - 30 = 9) .
Таблица 4.1 – исходные данные
№ варианта | K | T | T 1 | T 2 | X 0 | X 1 |
1 | -15 | 100 | 105 | 112 | 50 | 20 |
2 | 25 | 150 | 120 | 130 | 50 | 20 |
3 | 30 | 100 | 15 | 18 | 50 | 20 |
4 | 40 | 20 | 25 | 30 | 50 | 20 |
5 | 50 | 60 | 65 | 70 | 50 | 20 |
6 | 60 | 90 | 95 | 100 | 50 | 20 |
7 | 70 | 130 | 135 | 140 | 50 | 20 |
8 | 80 | 170 | 175 | 180 | 50 | 20 |
9 | 90 | 200 | 205 | 210 | 50 | 20 |
10 | 100 | 240 | 245 | 250 | 50 | 20 |
11 | 110 | 280 | 285 | 290 | 50 | 20 |
12 | 120 | 310 | 315 | 320 | 50 | 20 |
13 | 130 | 350 | 355 | 340 | 50 | 20 |
14 | 140 | 380 | 385 | 390 | 50 | 20 |
15 | 150 | 420 | 425 | 430 | 50 | 20 |
16 | 160 | 450 | 455 | 460 | 50 | 20 |
17 | 170 | 490 | 495 | 500 | 50 | 20 |
18 | 180 | 530 | 535 | 540 | 50 | 20 |
19 | 190 | 570 | 575 | 580 | 50 | 20 |
20 | 200 | 610 | 615 | 620 | 50 | 20 |
21 | 210 | 650 | 655 | 660 | 50 | 20 |
22 | 220 | 690 | 695 | 700 | 50 | 20 |
23 | 230 | 730 | 735 | 740 | 50 | 20 |
24 | 240 | 770 | 775 | 780 | 50 | 20 |
25 | 250 | 810 | 815 | 820 | 50 | 20 |
26 | 260 | 850 | 855 | 860 | 50 | 20 |
27 | 270 | 890 | 895 | 900 | 50 | 20 |
28 | 280 | 930 | 935 | 940 | 50 | 20 |
29 | 290 | 970 | 975 | 980 | 50 | 20 |
30 | 300 | 1010 | 1015 | 1020 | 50 | 20 |
Указания к выполнению
|
|
1 С помощью формулы получить чистый входной сигнал y для апериодического звена:
Исходные данные для формулы берутся из таблицы 128.1 по варианту.
С помощью генератора случайных чисел нанести на сигнал y знакопеременный случайный шум:
.
Значение коэффициента B берется из таблицы 3.1 по варианту.
Далее в работе используется зашумленные значения сигнала Y.
2 Вычислить автокорреляционную функцию (АКФ) и ее нормированные значения (построить графики только для нормированной АКФ).
|
|
3 Вычислить автоспектральную плотность, а также амплитуду, фазу и ее модуль.
4 Получить значение выходной величины сигнала после звена первого порядка при двух вариантах значения Т (значения из таблицы 4.1 по двум вариантам). Вычислить его АКФ, ВКФ, авто- и взаимноспектральную плотность, найти и по графикам нормированных значений АКФ и ВКФ.
5 Получить значение выходной величины сигнала после звена второго порядка при двух вариантах изменения постоянных времени T1 и Т2 (значения из таблицы 4.1 по двум вариантам), вычислить его АКФ, ВКФ, автоспектральную плотность, найти и по графикам нормированных значений АКФ и ВКФ.
6 Проанализировать полученные и . Сделать выводы.
Пример выполнения
Исходные данные для сигнала:
Получение чистого сигнала:
Рисунок 4.1 – Исходный сигнал
Найдем автокорреляционную функцию и ее нормированное значение:
τ = 0 . . . 0,25N
Нормированные значения АКФ:
Рисунок 4.2 – График нормированной АКФ
Согласно графику τсп = 20 при пересечении нормированных значений АКФ со значением 0,05.
Вычисление автоспектральной плотности исходного сигнала:
Рисунок 4.3 – Действительная часть автоспектральной плотности
|
|
Рисунок 4.4 – Мнимая часть автоспектральной плотности
Рисунок 4.5 – Модуль автоспектральной плотности сигнала
Наложение знакопеременного шума на исходный сигнал y:
Рисунок 4.6 – Исходный сигнал
Найдем автокорреляционную функцию и ее нормированное значение:
τ = 0 . . . 0,25N
Нормированные значения АКФ:
Рисунок 4.7– График нормированной АКФ
Согласно графику τсп = 17 при пересечении нормированных значений АКФ со значением 0,05.
Вычисление автоспектральной плотности исходного сигнала:
j = 0 … 0.25N
|
|
Рисунок 4.8 – Действительная часть автоспектральной плотности
Рисунок 4.9 – Мнимая часть автоспектральной плотности
|
|
Рисунок 4.10 – Модуль автоспектральной плотности сигнала
Исходные данные для апериодического звена первого порядка:
Дифференциальное уравнение звена первого порядка в дискретном виде
|
|
Рисунок 4.11 – Сигнал на выходе апериодического звена первого порядка и его среднее значение
АКФ исходного сигнала после апериодического звена первого порядка и ее нормированное значение:
Нормирование АКФ для X:
Рисунок 4.12 – График нормированной АКФ
По графику определяется τсп = 177.
ВКФ исходного сигнала после апериодического звена первого порядка и ее нормированное значение:
Нормирование ВКФ:
Рисунок 4.13 – График нормированной ВКФ
По графику определяется τt = 21.
Далее необходимо получить автоспектральную плотность для выходного сигнала X и взаимоспектральную плотность между выходным и входным сигналом звена.
Исходные данные для апериодического звена второго порядка:
Дифференциальное уравнение апериодического звена второго порядка в дискретном виде
Рисунок 4.14 – Сигнал на выходе апериодического звена второго порядка
АКФ исходного сигнала после апериодического звена второго порядка и ее нормированная функция
Нормирование АКФ
Рисунок 4.15 – График нормированной АКФ
По графику определяется τсп = 25.
ВКФ исходного сигнала после апериодического звена второго порядка и ее нормированное значение
Рисунок 4.16 – График нормированной ВКФ
По графику определяется τt = 22.
Дата добавления: 2020-04-25; просмотров: 61; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!