МЕНЮ


Фестивали и конкурсы
Семинары
Издания
О МОДНТ
Приглашения
Поздравляем

НАУЧНЫЕ РАБОТЫ


  • Инновационный менеджмент
  • Инвестиции
  • ИГП
  • Земельное право
  • Журналистика
  • Жилищное право
  • Радиоэлектроника
  • Психология
  • Программирование и комп-ры
  • Предпринимательство
  • Право
  • Политология
  • Полиграфия
  • Педагогика
  • Оккультизм и уфология
  • Начертательная геометрия
  • Бухучет управленчучет
  • Биология
  • Бизнес-план
  • Безопасность жизнедеятельности
  • Банковское дело
  • АХД экпред финансы предприятий
  • Аудит
  • Ветеринария
  • Валютные отношения
  • Бухгалтерский учет и аудит
  • Ботаника и сельское хозяйство
  • Биржевое дело
  • Банковское дело
  • Астрономия
  • Архитектура
  • Арбитражный процесс
  • Безопасность жизнедеятельности
  • Административное право
  • Авиация и космонавтика
  • Кулинария
  • Наука и техника
  • Криминология
  • Криминалистика
  • Косметология
  • Коммуникации и связь
  • Кибернетика
  • Исторические личности
  • Информатика
  • Инвестиции
  • по Зоология
  • Журналистика
  • Карта сайта
  • Динамическое представление данных

    Динамическое представление данных

    Р Е Ф Е Р А Т

    на тему :

    “ Динамическое представление сигналов “

    Выполнил: Зазимко С.А.

    Принял : Котоусов А.С.

    МОСКВА

    Динамическое представление сигналов.

    Многие задачи радиотехники требуют специфической формы представления

    сигналов. Для решения этих задач необходимо располагать не только

    мгновенным значением сигнала, но и знать как он ведет себя во времени,

    знать его поведение в “прошлом” и “будущем”.

    ПРИНЦИП ДИНАМИЧЕСКОГО ПРЕДСТАВЛЕНИЯ.

    Данный способ получения моделей сигналов заключается в следующем:

    Реальный сигнал представляется суммой некоторых элементарных

    сигналов, возникающих в последовательные моменты времени. Теперь, если мы

    устремим к нулю длительность отдельных элементарных сигналов, то в пределе

    получим точное представление исходного сигнала. Такой способ описания

    сигналов называется динамическим представлением , подчеркивая тем самым

    развивающийся во времени характер процесса.

    На практике широкое применение нашли два способа динамического

    представления.

    Первый способ в качестве элементарных сигналов использует ступенчатые

    функции, которые возникают через равные промежутки времени ( . Высота

    каждой ступеньки равна приращению сигнала на интервале времени (. В

    результате сигнал может быть представлен как на рисунке 1.

    [pic]

    рис. 1

    При втором способе элементарными сигналами служат прямоугольные

    импульсы. Эти импульсы непосредственно примыкают друг к другу и образуют

    последовательность, вписанную в кривую или описанную вокруг нее . В этом

    случае исходный сигнал имеет вид как на рисунке 2.

    [pic]

    рис. 2

    Теперь рассмотрим свойства элементарных сигналов. Для начала :

    используемого для динамического представления по первому способу.

    ФУНКЦИЯ ВКЛЮЧЕНИЯ.

    Допустим имеется сигнал, математическая модель которого выражается

    системой :

    ( 0, t < -(,

    u(t) ( ( 0.5(t/(+1), -( ( t ( (, (1)

    ( 1, t > (.

    Такая функция описывает процесс перехода некоторого физического

    объекта из “нулевого” в “единичное” состояние.

    [pic]

    Переход совершается по линейному закону за время 2(. Теперь если параметр

    ( устремить к нулю, то в пределе переход из одного состояния в другое

    будет происходить мгновенно. Такая математическая модель предельного

    сигнала получила название функции включения или функции Хевисайда :

    ((((( ((((((((( t < ((

    ((t((((((((((((((( t ( ((

    (2)

    ((((((((( t ( ((

    В общем случае функция включения может быть смещена относительно

    начала отсчета времени на величину t0. Запись смещенной функции такова :

    ((((( ((((((((( t < t0(

    ((t - t0(((( ((((((((( t ( t0(

    (3)

    ((((((((( t ( t0(

    ДИНАМИЧЕСКОЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ПРОИЗВОЛЬНОГО СИГНАЛА ПОСРЕДСТВОМ

    ФУНКЦИЙ ВКЛЮЧЕНИЯ.

    Рассмотрим некоторый сигнал S(t), причем для определенности скажем,

    что S(t)=0 при t<0. Пусть {(,2(,3(,...} - последовательность моментов

    времени и {S1,S2,S3,...} - отвечающая им последовательность значений

    сигнала. Если начальное значение сигнала есть S0=S(0), то текущее значение

    сигнала при любом t можно приближенно представить в виде суммы

    ступенчатых функций :

    (

    s(t)(s0((t)+(s1-s0)((t-()+...=s0((t)+((sk-sk-1)((t-k().

    k=1

    . Если теперь шаг ( устремить к нулю. то дискретную переменную k( можно

    заменить непрерывной переменной (. При этом малые приращения значения

    сигнала превращаются в дифференциалы ds=(ds/d()d( , и мы получаем

    формулу динамического представления произвольного сигнала посредством

    функций Хевисайда

    (

    ( ds

    S(t)=s0 ((t) + ( ((t-() d( (4)

    ( d(

    0

    Переходя ко второму способу динамического представления сигнала ,

    когда элементами разложения служат короткие импульсы, следует ввести новое

    важное понятие - понятие дельта-функции.

    ДЕЛЬТА - ФУНКЦИЯ .

    Рассмотрим импульсный сигнал прямоугольной формы, заданный следующим

    образом :

    1 ( ( (

    (

    u(t;() = ----- ( ( (t + ---- ) - ( (t - ---- ) (

    (5)

    ( ( 2 2 (

    [pic]

    При любом выборе параметра ( площадь этого импульса

    равна единице :

    (

    П = ( u dt = 1

    - (

    Например, если u - напряжение, то П = 1 В*с.

    Теперь устремим величину ( к нулю. Импульс, сокращаясь по

    длительности, сохраняет свою площадь, поэтому его высота должна

    неограниченно возрастать. Предел последовательности таких функций при ( (

    0 носит название дельта-функции , или функции Дирака[1] :

    ((t) = lim u (t;()

    ((0

    Дельта функция - интересный математический объект. Будучи равной

    нулю всюдю, кроме как в точке t = 0 [2] дельта-функция тем не менее

    обладает единичным интегралом. А вот так выглядит символическое

    изображение дельта-функции :

    [pic]

    ДИНАМИЧЕСКОЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЕ СИГНАЛА ПОСРЕДСТВОМ ДЕЛЬТА-ФУНКЦИЙ.

    Теперь вернемся к задаче описания аналогового сигнала суммой

    примыкающих друг к другу прямоугольных импульсов (рис. 2) . С помощью

    дельта-функции u (t) представимо в виде совокупности примыкающих импульсов.

    Если Sk - значение сигнала на k - ом отсчете, то элементарный импульс

    с номером k представляется как :

    (k(t) = Sk [ ((t - tk) - ((t - tk - () ] (6)

    В соответствии с принципом динамического представления исходный

    сигнал S (t) должен рассматриваться как сумма таких элементарных слагаемых

    :

    (

    S(t) = ( ( (t) (7)

    k= - ( k

    В этой сумме отличным от нуля будет только один член, а именно тот,

    что удовлетворяет условию для t :

    tk < t < tk+1

    Теперь, если произвести подстановку формулы (6) в (7)

    предварительно разделив и умножив на величину шага (, то

    ( 1

    S(t) = ( Sk --- [ ((t - tk) - ((t - tk - () ] (

    k=- ( (

    Переходя к пределу при ( ( 0 , необходимо суммирование заменить

    интегрированием по формальной переменной (, дифференциал которой d( ,будет

    отвечать величине ( .

    Поскольку

    1

    lim [ ((t - tk) - ((t - tk - () ] ---

    (((

    (

    получим искомую формулу динамического представления сигнала

    (

    S (t) = ( s (() ((t - () d(

    - (

    Итак, если непрерывную функцию умножить на дельта-функцию и

    произведение проинтегрировать по времени, то результат будет равен

    значению непрерывной функции в той точке, где сосредоточен ( - импульс.

    Принято говорить, что в этом состоит фильтрующее свойство дельта-

    функции.[3]

    [pic]

    Из определения дельта-функции следует (3) . Следовательно,

    интеграл дельта-функции от - ( до t есть единичный скачок , и

    дельта-функцию можно рассматривать как производную единичного скачка :

    ((t) = 1’ (t) ;

    ((t-t0) = 1’ (t-t0) .

    Обобщенные функции как математические модели сигналов.

    В классической математике полагают, что функция S(t) должна

    принемать какие-то значения в каждой точке оси t . Однако рассмотренная

    функция ((t) не вписывается в эти рамки - ее значение при t = 0 не

    определено вообще, хотя эта функция и имеет единичный интеграл. Возникает

    необходимость расширить понятие функции как математической модели сигнала.

    Для этого в математике была введено принципиально новое понятие обобщенной

    функции.

    В основе идеи обобщенной функции лежит простое интуитивное

    соображение. Когда мы держим в руках какой-нибудь предмет , то стараемся

    изучить его со всех сторон, как бы получить проекции этого предмета на

    всевозможные плоскости. Аналогом проекции исследуемой функции ((t) может

    служить, например, значение интеграла

    (

    ( ((t) ((t) dt

    (8)

    - (

    при известной функции ((t) , которую называют пробной функцией.

    Каждой функции ((t) отвечает, в свою очередь, некоторое конкретное

    числовое значение. Поэтому говорят, что формула (8) задает некоторый

    функционал на множестве пробных функций ((t). Непосредственно видно, что

    данный функционал линеен, то есть

    ((, ((((((((2) = a((,(() + (((,(2).

    Если этот функционал к тому же еще и непрерывен, то говорят, что на

    множестве пробных функций ((t) задана обобщенная функция ((t) [4].

    Следует сказать, что данную функцию надо понимать формально-аксиоматически,

    а не как предел соответствующих интегральных сумм.

    Обобщенные фнкции , даже не заданные явными выражениями, обладают

    многими свойствами классических функкций. Так, обобщенные функции можно

    дифференцировать.

    И в заключение следует сказать, что в настоящее время теория

    обобщенных функций получила широкое развитие и многочисленные применения.

    На ее основе созданы математические методы изучения процессов, для которых

    средства классического анализа оказываются недостаточными.

    Литература :

    1. А. Л. Зиновьев, Л. И. Филипов ВВЕДЕНИЕ В

    ТЕОРИЮ СИГНАЛОВ И ЦЕПЕЙ.

    2. С. И. Баскаков РАДИОТЕХНИЧЕСКИЕ ЦЕПИ

    И СИГНАЛЫ.

    -----------------------

    [1] Также эту функцию называют единичной импульсной функцией,

    [2] Говорят, что дельта-функция сосредоточена в этой точке.

    [3] Отсюда вытекает структурная схема систем, осуществляющей измерение

    мгновенных значений аналогового сигнала S(t). Система состоит из двух

    звеньев : перемножителя и интегратора.

    [4] Обобщенные функции иногда называют также распределениями.


    Приглашения

    09.12.2013 - 16.12.2013

    Международный конкурс хореографического искусства в рамках Международного фестиваля искусств «РОЖДЕСТВЕНСКАЯ АНДОРРА»

    09.12.2013 - 16.12.2013

    Международный конкурс хорового искусства в АНДОРРЕ «РОЖДЕСТВЕНСКАЯ АНДОРРА»




    Copyright © 2012 г.
    При использовании материалов - ссылка на сайт обязательна.