Экспериментальная идентификация линейного динамического объекта методом корреляционных функций
Дипломная работа - Компьютеры, программирование
Другие дипломы по предмету Компьютеры, программирование
В»ения ВКФ
Рассмотренная схема позволяет произвести в реальном времени вычисление дискретной ВКФ. Точность результата (качество импульсной характеристики объекта) будет зависеть от быстродействия устройства выборки-хранения (интервала дискретизации ?t), а также от количества отдельных каналов коррелятора n. Информация о ВКФ может быть использована для непосредственной идентификации либо для дальнейшей обработки (например, получения частотных характеристик объекта)
2. Ввод исходных данных и разработка вспомогательных вычислительных процедур
2.1 Ввод исходных данных
К исходным данным, на основе которых производятся раiеты, относятся:
файл в формате RGR_x.mcd, выбранный из электронного каталога, выданного преподавателем (где х - последняя цифра номера зачетной книжки студента);
масштабные коэффициенты k1, k2, k3, определяемые на основании предпоследней цифры номера зачетной книжки.
Полученный файл является основой выполняемой раiетной работы. Он содержит скрытую область, в которой находятся уравнения математической модели исследуемого объекта. Данный объект предстоит идентифицировать в процессе выполнения раiетной работы. Скрытая область, содержащая модель исследуемого объекта, делит рабочую область MathCAD-документа на две части: начальную и конечную. Прежде всего, следует ввести в начальную область документа масштабные коэффициенты k1, k2, k3.
2.2 Разработка программного модуля, реализующего вычисление автокорреляционной функции
Автокорреляционная функция (АКФ) показывает степень сходства между сигналом и его сдвинутой копией. Для дискретного сигнала, заданного в виде массива из N числовых значений, полученных в результате наблюдения за сигналом в течение заданного интервала времени Т с шагом ?t, т.е. в виде дискретных значений s(k), соответствующих моментам времени tk, используют дискретную АКФ.
Алгоритм процедуры вычисления дискретной АКФ представлен в виде блок-схемы на рис.2.2 На основе данной блок-схемы, используя инструментальную панель операторов программирования составим пользовательскую функцию AKF(s,?t), осуществляющую вычисление АКФ дискретной последовательности, представленной вектором s дискретных отiетов, измеренных с шагом ?t.
Рисунок 2.2- Блок-схема алгоритма вычисления АКФ
Результатом вычисления АКФ является вектор дискретных значении объемом N.
Программный модуль в Math-cad будет иметь вид:
2.3 Разработка программного модуля, реализующего вычисление взаимной корреляционной функции
Взаимная корреляционная функция (ВКФ) показывает степень сходства между двумя различными сигналами. Для дискретных сигналов, заданных в виде массивов из N числовых значений, полученных в результате наблюдения за сигналами в течение заданного интервала времени Т с шагом ?t, т.е. в виде дискретных значений s1(k) и s2(k), соответствующих моментам времени tk, используют дискретную ВКФ:
Результатом вычисления ВКФ является вектор дискретных значений объемом N. Алгоритм процедуры вычисления дискретной ВКФ представлен в виде блок-схемы на рис 2.3. На основе данной блок-схемы, используя инструментальную панель операторов программирования составим пользовательскую функцию VKF(s1,s2,?t), осуществляющую вычисление ВКФ дискретных последовательностей, представленных векторами s1 и s2 дискретных отiетов, измеренных с шагом ?t.
Рисунок 2.3 - Блок-схема алгоритма вычисления ВКФ
Программный модуль в Math-cad будет иметь вид:
2.4 Разработка программного модуля, реализующего вычисление дискретного преобразования Фурье
Преобразование Фурье (ПФ) является инструментом спектрального анализа сигналов. Результатом применения ПФ по отношению к некоторому сигналу s(t) является комплексная спектральная функция S(?), содержащая информацию об энергии сигнала на различных частотах. Если исследуемый сигнал представлен в виде массива дискретных отiетов, для определения спектральных характеристик используют дискретное преобразования Фурье (ДПФ):
Результат применения ДПФ-вектор комплексных амплитуд объемом N. Алгоритм процедуры вычисления ДПФ представлен в виде блок-схемы на рис.2.4 На основе данной блок-схемы, используя инструментальную панель операторов программирования составим пользовательскую функцию DFT(s,?t), осуществляющую вычисление дискретной спектральной функции на основе дискретной последовательности, представленной вектором s дискретных отiетов, измеренных с шагом ?t.
Рисунок 2.4- Блок-схема алгоритма вычисления ДПФ
Программный модуль в Math-cad будет иметь вид:
3. Формирование псевдослучайного некоррелированного входного сигнала
3.1 Разработка программного модуля, реализующего формирование псевдослучайной нуль-последовательности максимальной длины с отрицательными элементами
В качестве псевдослучайного некоррелированного сигнала, подаваемого на вход исследуемого объекта, в раiетной работе используется дискретная бинарная нуль-последовательность максимальной длины с отрицательными элементами (НПМДО) требуемого объема.Прежде всего следует определить требуемый объем N псевдослучайной последовательности. Для этого необходимо предварительно задаться исследуемы