Л1
.docxОтчёт по лабораторной работе №3
Квантование и восстановление сигналов
Вариант: 13
Исследование процесса квантования
Схема системы:
Рисунок 1 – Схема системы
Входной сигнал: y = 2
Рисунок 2 – График для интервала квантования 0,5 с
Рисунок 3 – График для интервала квантования 1 с
Рисунок 4 – График для интервала квантования 2 с
Выводы: при увеличении интервалов квантования количество «ступеней» уменьшается и стремится к 0.
Условия, при которых на выходе будет постоянное значение 0:
Интервал квантования: T = 1 с.
Время инициализации таймера: t0 = 10 с.
Результаты моделирования:
Рисунок 5 – График с постоянным нулевым значением на выходе
Выводы: чтобы получить при квантовании сигнала 0, интервал квантования необходимо выставить равным 1 с, а время инициализации таймера поставить 10.
Линейный закон обработки данных
Разностное уравнение, описывающее правило обработки сигнала:
v[k] = 2.2·e[k] - 1.3·e[k–1] + 0.7·v[k–1].
Передаточная функция:
Схема системы:
Рисунок 6 – Схема системы с блоком обработки сигнала
Входной сигнал: y = 2
Интервал квантования: T = 1 c
Результаты моделирования:
Рисунок 7 – График системы с блоком обработки сигнала
Исследование реакции на единичный ступенчатый сигнал
Схема системы:
Рисунок 8 – Схема системы с единичным ступенчатым сигналом
Входной сигнал: единичный скачок.
Значения выхода:
v[0] = 2.2;
v[1] = 2.44;
v[2] = 2.608;
v[3] = 2.7256.
Установившееся значение выхода:
Результаты моделирования::
Рисунок 9 – Ступенчатый график
Выводы: результаты соответствуют, изменяются на одно и то же значение. Теоретические значения совпадают с практическими.
Исследование модели «скользящее среднее»
Модифицированное разностное уравнение, описывающее правило обработки сигнала:
v[k] = 2.2 · e[k] – 1.3 ·e[k–1].
Передаточная функция:
Значения выхода:
v[0] = 2.2;
v[1] = 0.9;
v[2] = 0.9;
v[3] = 0.9.
Установившееся значение выхода:
Результаты моделирования:
Рисунок 9 – Ступенчатый график модели «скользящее среднее»
Выводы: результаты соответствуют, изменяются на одно и то же значение. Теоретические значения совпадают с практическими.
Исследование колебательных процессов
Модифицированное разностное уравнение, описывающее правило обработки сигнала:
v[k] = 2.2 · e[k] – 1.3 ·e[k–1] – v[k–1].
Передаточная функция:
Значения выхода:
v[0] = 2.2;
v[1] = -1.3;
v[2] = 2.2;
v[3] = -1.3.
Установившееся значение выхода: 2.2; -1.3.
В данном случае смысл этого значения – отсутствие установившегося значения выходного сигнала.
Результаты моделирования:
Рисунок 10 – Ступенчатый график колебательных процессов
Выводы: результаты соответствуют, изменяются на одно и то же значение. Теоретические значения совпадают с практическими.
Исследование интегрирующего звена
Модифицированное разностное уравнение, описывающее правило обработки сигнала:
v[k] = 2.2 · e[k] – 1.3 ·e[k–1] + v[k–1].
Передаточная функция:
Значения выхода:
v[0] = 2.2;
v[1] = 3.1;
v[2] = 4;
v[3] = 4.9.
Установившееся значение выхода: +
Результаты моделирования:
Рисунок 11 – Ступенчатый график интегрирующего звена
Выводы: результаты соответствуют, изменяются на одно и то же значение. Теоретические значения совпадают с практическими.
Исследование неустойчивых процессов
Модифицированное разностное уравнение, описывающее правило обработки сигнала:
v[k] = 2.2 · e[k] – 1.3 ·e[k–1] – 1.1 ·v[k–1].
Передаточная функция:
Значения выхода:
v[0] = 2.2;
v[1] = -1.52;
v[2] = 2.572;
v[3] = -1.9292.
Установившееся значение выхода: отсутствует.
В данном случае смысл этого значения – отсутствие установившегося значения выходного сигнала.
Результаты моделирования:
Рисунок 12 – Ступенчатый график неустойчивых процессов
Выводы: результаты соответствуют, изменяются на одно и то же значение. Теоретические значения совпадают с практическими.
Исследование оператора запаздывания (сдвига)
Схема системы:
Рисунок 13 – Схема системы с оператором запаздывания
Результаты моделирования::
Рисунок 14 – Ступенчатые графики v(t) и vDelay(t)
Выводы: текущее значение выхода равно предыдущему значению входа.
Контрольные вопросы
Почему для двух блоков – генераторов событий устанавливаются разные параметры?
Потому что первый определяет интервал регистрации, а второй – интервал квантования.
Как выбрать время обновления у осциллографа?
Свойства блока –> Refresh period.
Как меняется квантованный и восстановленный сигнал при увеличении интервала квантования?
Чем чаще выполняется квантование, тем точнее восстановленный сигнал повторяет форму исходного сигнала.
Как построить передаточную функцию, соответствующую разностному уравнению?
• записать уравнение в операторной форме, используя оператор запаздывания z-1
• перенести все значения выходного сигнала в левую часть
• вынести общие множители в обеих частях
• разделить обе части равенства на скобку в левой части
• умножить числитель и знаменатель на zn
Как вычислить значения выхода в разные моменты времени при заданном входном сигнале и известном разностном уравнении обработки?
Подставить в известное разностное уравнение нужные значения входного и предыдущего выходного сигнала.
Как вычислить установившееся значение выхода при заданном входном сигнале и известном разностном уравнении обработки?
Может ли случиться так, что установившегося значения не существует? Если да, в каком случае?
В случае колебательных и неустойчивых процессов установившегося значения не существует.
Может ли установившееся значение выхода быть бесконечным? Если да, в каком случае?
В случае наличия интегрирующего звена установившееся значение может быть бесконечным.
Почему элемент квантования и блок обработки подключают к одному и тому же таймеру?
Потому что блок обработки определяет передаточную функцию, по которой затем и производится квантование.
Какое расширение имеют файлы со скриптами в SCILAB?
.sce
Как рассчитать размер массива у блока To workspace?
Использовать параметр Matrix – матрица. Данные сохраняются как массив, в котором число строк определяется числом расчетных точек по времени, а число столбцов – размерностью вектора подаваемого на вход блока. Если на вход подается скалярный сигнал, то матрица будет содержать лишь один столбец.
Как изменить цвет линии на графике?
Нужно получить ссылку на объект-график и установить свойство foreground.
Как проверить, есть ли какая-то переменная в рабочей области Scilab?
Проверить её наличие в обозревателе переменных.
Как запустить редактор скриптов SciNotes?
Нужно перейти в командное окно Scilab и запустить редактор скриптов SciNotes кнопкой или вводом команды scinotes.
Как запустить скрипт из SciNotes?
Нажав клавишу F5 или щелкнув по кнопке в окне SciNotes.
Как изменять переменные при запуске модели Xcos?
Определить её значение в скрипте или в свойствах блока самой модели.
Как построить график, состоящий из двух подграфиков?
С помощью команды subplot.
Чем принципиально отличаются реакции на единичный скачок в системе с законом обработки «скользящее среднее» от аналогичной системы с законом «авторегрессия со скользящим средним»?
В скользящей средней используются лишь значения входной последовательности, а в авторегрессии со скользящим средним еще и выходной.
Как изменится выходной сигнал, если на выходе установить еще один блок запаздывания?
График сдвинется, а выходные значения не изменятся.