Файл: Лабораторна робота 12.doc

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 08.05.2024

Просмотров: 27

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

Лабораторна робота №12

Моделювання аналогового сигналу в Matlab| і Simulink|

Теоретична частина.

1. Дискретизація сигналів

Зазвичай всі сигнали є аналоговими. Щоб використовувати аналоговий сигнал в цифрових системах необхідно перетворити аналоговий сигнал в цифровий. Цей процес складається з дискретизації і квантування.

Мал. 5.1. Перетворення аналогового сигналу в цифровій

Процес перетворення аналогового сигналу в дискретний називається дискретизацією.

Мал. 5.2. Дискретизація сигналу

2. Моделювання дискретних сигналів в Matlab|

Генерувати сигнали в Matlab| можна трьома способами:

  • у діалоговому режимі, за допомогою послідовності команд в командному вікні;

  • у автоматичному режимі, шляхом створення і запуску на виконання m-скрипта|;

  • у автоматичному режимі, шляхом створення і виклику m-функції|.

Генерування сигналів в діалоговому режимі.

Цей спосіб найбільш трудомісткий, оскільки вимагає кожну команду набирати з клавіатури в командному вікні. Щоб підвищити продуктивність праці, можна всю послідовність команд заздалегідь набрати в будь-якому текстовому редакторові (звичайно це Notebook| або Word|), а потім, скопіювавши текст в буферну пам'ять (Clipboard|), вставити його в командне вікно. Недолік цього способу в тому, що необхідно одночасно тримати активними дві програми – Matlab| і текстовий редактор. Гідність даного способу виявляється тоді, коли роботу в Matlab| проводять, слідуючи якійсь інструкції, в якій теоретичні відомості чергуються з практичними завданнями у вигляді фрагментів текстів m-скриптів|.

Генерування сигналів шляхом створення m-скрипта|. Даний спосіб відрізняється тим, що всі команди набираються в спеціальному вікні редактора m-файлів| (рис.5.3).

Мал. 5.3. Вікно редактора т-файлов|

Даний спосіб хороший тим, що замість сторонніх програмних продуктів використовується власний інструментарій Matlab|, спеціалізований для написання і відладки т-скриптів|.

Генерування сигналів шляхом створення m-функції|. Даний спосіб відрізняється тим, що вхідні дані записують як аргумент якоїсь функції а вихідні - як значення цієї функції. Зручність в тому, що символьні позначення даних можуть відрізнятися від позначень, використовуваних в тілі функції. Більш того, числові значення вхідних даних можна просто задавати в найменуванні функції, що викликається.


3. Моделювання обробки сигналів в Simulink|

Simulink| забезпечує надзвичайно обширні можливості створення програм обробки сигналів для сучасних наукових і технічних застосувань.

Що підключається до Simulink| могутня підсистема імітаційного моделювання в реальному масштабі часу (за наявності додаткових апаратних засобів у вигляді плат розширення комп'ютера), представлена пакетами розширення Real| Time| Windows| Target| і Workshop|, — могутній засіб управління реальними об'єктами і системами. Гідністю такого моделювання є його математична і фізична наочність. У компонентах моделей Simulink| можна задавати не тільки фіксовані параметри, але і математичні співвідношення, що описують поведінку моделей.

Пакет може застосовуватися, зокрема, в таких областях, як обробка аудіо-| і відеоінформації, телекомунікації, геофізика, завдання управління в реальному режимі часу, економіка, фінанси і медицина.

Завдання до роботи:

Завдання 1. Згенерувати сигнал на виході моделі (з частотою дискретизації Fs|), якщо на вхід подається сигнал:

.

Генерацію сигналу реалізувати в середовищі Matlab| шляхом створення т-функції|

Завдання 2. Згенерувати цей же сигнал але генерацію сигналу реалізувати в середовищі Simulink|.

Порівняти результати моделювання в середовищах Matlab| і Simulink|.

Варіанти:


Параметри сигналу

Варіант

Параметр

1

2

3

4

5

6

7

8

A1|

1

1

2

1

1

1

1

2

A2|

1

2

1

1

1

2

2

1

Hz|

100

100

100

100

100

100

100

100

Hz|

200

200

200

200

200

200

200

200

rad|

0

0

0

0

р

0

р

0

rad|

0

0

0

р

0

р

0

р


Частота дискретизації

Методичні вказівки:

  1. Сигнал може генеруватися двох типів: безперервний і дискретний. Для моделювання роботи безперервних систем рекомендують використовувати безперервний тип time-based|, а для моделювання роботи дискретних систем - дискретний тип sample-based|

  2. Якщо встановлений тип time-based|, тоді параметр Sample| time| може приймати значення:

  • 0 (за умовчанням) - блок працює в безперервному режимі;

  • >0 - блок працює в дискретному режимі;

  • -1 - блок успадковує той же режим, що і приймаючий блок.

  1. Дискретизацію сигналу в безперервному режимі можна реалізувати за допомогою блоку Zero-Order| Hold|.

Блок Zero-Order| Hold| можна трактувати як “дискретизатор|”, тобто частину АЦП, відповідальну за дискретизацію сигналу. Іноді блок Zero-Order| Hold| іменують АЦП. У блоці Zero-Order| Hold|, проте, квантування не проводиться.

  1. Робота в дискретному режимі (sample-based|) примушує блок поводитися так, як якби до виходу безперервного генератора був приєднаний блок Zero-Order| Hold|. Зібравши дві схеми (рис.5.4) і задавши в обох випадках значення параметра Sample| time|, рівне 0.5 (рис.5.5), отримуємо ідентичні результати (рис.5.6).

Мал. 5.4. Схеми, зібрані в безперервному і дискретному режимах

Мал. 5.5. вікно настройки блоку Zero-Order| Hold|

Мал. 5.6. Графіки на екранах осцилографів в безперервному і дискретному режимах

Сигнал роботі блоку генерації в режимі безперервного часу має вид гладкої функції часу, а в режимі дискретного часу - вид ступінчастого сигналу, такого, неначебто до виходу генератора плавного сигналу був приєднаний блок Zero-Order| Hold|, що є дискретизатором| типу “відлік-зберігання”.

Іншими словами, задаючи режим дискретного часу, ми йдемо від необхідності у використанні блоку Zero-Order| Hold|.


  1. Побудова графіків.

Крім блоку Scope|, графік можна побудувати і за допомогою блоку X-Y-Graf|, на верхній вхід X якого потрібно подати послідовність моментів часу за допомогою блоку Clock| (годинник), а на нижній вхід Y – значення сигналу, що генерується (мал.5.7).

Мал.5.7. Використання блоку X-Y-Graf| для побудови сигналу

В результаті попередній настроєний (у відповідному вікні настройки задаються граничні значення аргументу і функції, а також указується значення параметра Sample| time|) графічний пристрій видасть показаний графік (рис.5.8, а), якщо для блоку X-Y-Graf| задане Sample| time=-1| (тобто період дискретизації успадковується).

Графік буде декілька іншим (рис.5.8, b), якщо для блоку X-Y-Graf| задане Sample| time=0.5.

Мал. 5.8. Результат побудови графіка сигналу при різних парметрах| Sample| time|