Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Лаба 2 Вариант 7

.pdf
Скачиваний:
32
Добавлен:
26.05.2014
Размер:
341.6 Кб
Скачать

Вариант 7

Для решения задач 1.1; 1.2 и 3.2 был создан скрипт (программа) позволяющий решить задание согласно варианту с одновременным выводом результатов в «Command Window» Матлаба и построением нужных графиков.

Листинг программы: clc %очищаем экран

'---1.1 Расчет резонансной частоты колебательного контура----' variant=7 %выбор варианта

L=[1E-4 4E-3 0.5 5E-6 0.02 1E-5 2.5 0.01]; %массив индуктивностей C=[1E-10 3E-9 2E-6 1.5E-11 6.8E-9 3.3E-11 1E-5 2E-9]; %массив емкостей f0=1/(2*pi*sqrt(L(variant)*C(variant)));

T=1/f0;

'L=', L(variant)

'C=', C(variant) f0

T '-----------------------------------------------------------------' '-------1.2 Построение резонансной кривой----------'

U=1; R=10; %входное напряжение и сопротивление потерь start=(f0/1.1); %задаем начальную точку

step=(f0/400); % разрешение графика (шаг) finish=(1.1*f0); %задаем конечную точку

f= start:step:finish ; %вектор частот нач.знач.:шаг:конеч.знач w=2*pi*f; %вектор круговых частот

I =U./sqrt(R^2+(w*L(variant)-1./(w*C(variant))).^2); figure; plot(f,I); grid; xlabel('\omega'); ylabel('\it I'); title('Resonance curve');

end

'---------1.3 Операции с матрицами.--------------' 'Зададим матрицы случайных чисел' B=rand(3,4) %матрица 3 строки 4 столбца X=rand(4,3) %матрица 4 строки 3 столбца

A=rand(4,4) %матрица 4*4 (т.к. в результате операций с В и Х получится матрица аналогичного размера)

Bt=B'

Xt=X'

BtXt=Bt*Xt

K=(A+BtXt)

K=inv(K)

'------3.2 Спектральный анализ сигналов.------' k=199 %число точек

t=0:1/k:1; %вектор времени x=3*sin(2*pi*10*t)+2*sin(2*pi*50*t); %вектор сигналов y=fft(x); %вектор БПФ сигналов

m=abs(y); %вектор амплитуд f=(0:length(y)-1)*k/length(y); % вектор частот figure

title('Frequency analysis');

subplot(2,1,1); plot(t,x); grid; xlabel('\it t');

ylabel('\it I'); title('Frequency analysis'); %график сигнала (временная характ) subplot(2,1,2); plot(f(1:k/2),m(1:k/2));

grid; xlabel('\omega'); ylabel('\it I'); %график сигнала (частотная хар,спектр) '---Дополнительное задание частот 30, 40, 80 Гц----'

k=199 %число точек t=0:1/k:1; %вектор времени

x=sin(2*pi*30*t)+sin(2*pi*40*t)+sin(2*pi*80*t); %вектор сигналов y=fft(x); %вектор БПФ сигналов

m=abs(y); %вектор амплитуд f=(0:length(y)-1)*k/length(y); % вектор частот figure

title('Frequency analysis');

2

subplot(2,1,1); plot(t,x); grid; xlabel('\it t');

ylabel('\it I'); title('Frequency analysis'); %график сигнала (временная характ) subplot(2,1,2); plot(f(1:k/2),m(1:k/2));

grid; xlabel('\omega'); ylabel('\it I'); %график сигнала (частотная хар,спектр)

Результаты работы программы в «Command Window»:

---1.1 Расчет резонансной частоты колебательного контура----

variant = 7

L=

2.5000

C= 1.0000e-005

f0 =

31.8310 T =

0.0314

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

-------1.2 Построение резонансной кривой----------

---------1.3 Операции с матрицами.--------------

Зададим матрицы случайных чисел

B=

0.9501 0.4860 0.4565 0.4447

0.2311 0.8913 0.0185 0.6154

0.6068 0.7621 0.8214 0.7919

X=

0.9218 0.9355 0.0579

0.7382 0.9169 0.3529

0.1763 0.4103 0.8132

0.4057 0.8936 0.0099

A=

0.1389 0.2722 0.4451 0.8462

0.2028 0.1988 0.9318 0.5252

0.1987

0.0153

0.4660

0.2026

0.6038

0.7468

0.4186

0.6721

Bt =

 

 

 

0.9501

0.2311

0.6068

 

0.4860

0.8913

0.7621

 

0.4565

0.0185

0.8214

 

0.4447

0.6154

0.7919

 

Xt =

 

 

 

0.9218

0.7382

0.1763

0.4057

0.9355

0.9169

0.4103

0.8936

0.0579

0.3529

0.8132

0.0099

BtXt =

 

 

 

1.1272

1.1275

0.7558

0.5980

1.3259

1.4449

1.0710

1.0012

0.4856

0.6438

0.7560

0.2098

1.0315

1.1720

0.9749

0.7382

K=

1.2661 1.3996 1.2009 1.4442

1.5287 1.6437 2.0029 1.5263

0.6844 0.6591 1.2220 0.4125

1.6353

1.9188

1.3935

1.4103

K =

 

 

 

20.3706

-22.2631

19.1799

-2.3754

-15.1566

14.5336

-13.0369

3.6047

3

-3.3335 3.8873 -2.0591 -0.1912 0.2950 2.1997 -2.4676 -1.2520

------3.2 Спектральный анализ сигналов.------

k=

199

---Дополнительное задание частот 30, 40, 80 Гц----

k=

199

Графики:

Resonance curve

0.1

 

 

 

 

 

 

 

0.09

 

 

 

 

 

 

 

0.08

 

 

 

 

 

 

 

0.07

 

 

 

 

 

 

 

0.06

 

 

 

 

 

 

 

I

 

 

 

 

 

 

 

0.05

 

 

 

 

 

 

 

0.04

 

 

 

 

 

 

 

0.03

 

 

 

 

 

 

 

0.02

 

 

 

 

 

 

 

0.01

29

30

31

32

33

34

35

28

 

 

 

 

ω

 

 

 

 

 

 

Резонансная кривая

 

 

 

Frequency analysis

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-5

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

 

 

 

 

 

 

 

t

 

 

 

 

 

I

300

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

250

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

200

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

150

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

100

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

50

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

ω

Спектральный анализ (задание из методики)

4

Frequency analysis

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-30

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

 

 

 

 

 

 

t

 

 

 

 

 

100

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

80

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

60

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

40

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

20

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

 

 

 

 

 

 

ω

 

 

 

 

 

 

 

 

Спектральный анализ (задание преподавателя)

 

 

Синтез дискретных фильтров.

 

 

 

 

 

0

0

800

800

899,9

1100

900

1100

1199,9

 

899,9

900

1199,9

1200

5000

40

40

 

40

37

 

0

0

37

35

 

 

 

 

 

 

 

f

 

 

 

 

 

 

 

 

30

 

 

 

 

 

 

 

 

25

 

 

 

 

 

 

 

 

20

 

 

 

 

 

 

 

 

15

 

 

 

 

 

 

 

 

10

 

 

 

 

 

 

 

 

5

дБ

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

Рекурсивный фильтр (IIR).

АФЧХ фильтра:

Magnitude (dB) and Phase Responses

50 800

-50

480

-150

160

Magnitude (dB)

-250

-160

-350

-480

-4500

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

4.5

-800

 

 

 

 

 

Frequency (kHz)

 

 

 

 

 

Phase (degrees)

Numerator:

Denominator:

0.709197

1.000000

-9.198192

-12.413359

57.867025

74.746440

-233.622836

-288.858865

675.980938

800.139718

-1484.157523

-1682.013400

2555.044543

2772.858409

-3515.768347

-3654.212111

3906.290690

3889.093414

-3515.768347

-3353.365317

2555.044543

2335.080620

-1484.157523

-1299.842526

675.980938

567.433023

-233.622836

-187.984986

57.867025

44.639512

-9.198192

-6.803233

0.709197

0.502961

H(z) =0.71-9.2 z-1 +57.87 z-2 233.62 z-3 +...+0.71 z-16 1-12.41z-1 +74.75 z-2 288.86 z-3 +...+0.5 z-16

Нерекурсивный фильтр (FIR)

АФЧХ фильтра:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

20

 

 

Magnitude (dB) and Phase

Responses

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-2400

 

-36

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-4800

Phase(degrees)

Magnitude (dB)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-7200

-64

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-92

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-9600

 

-1200

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

4.5

-12000

 

Frequency (kHz)

Порядок фильтра велик, поэтому краткая запись передаточной характеристики:

H (z) =0.0030.06 z-1 +0.006 z-2 +0.003 z-3 +...+0.003 z-122

3.1. Просмотр демонстрационного примера phone.

 

Графики частот для цифр 1, 5, 9, #:

 

 

105

 

 

Spectrum

 

 

 

 

 

 

 

100

 

 

 

 

 

SignalPower 10-5

 

 

 

 

-10

 

 

 

 

10

0.0

200.0

697770852941

12091336 1477

1800

 

 

 

Frequency (Hz)

 

Клавиша 1, частоты 697 и 1209 Герц

 

 

105

 

 

Spectrum

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Signal Power

100

 

 

 

 

 

 

10-5

 

 

 

 

 

 

-10

 

 

 

 

 

 

10

0.0

200.0

697770852941

12091336 1477

1800

 

 

 

 

 

Frequency (Hz)

 

 

 

 

 

 

Клавиша 5, частоты 770 и 1336 Герц

 

 

105

 

 

 

Spectrum

 

 

 

 

 

 

 

 

Signal Power

100

 

 

 

 

 

 

10-5

 

 

 

 

 

 

-10

 

 

 

 

 

 

10

0.0

200.0

697770852941

12091336 1477

1800

 

 

 

 

 

Frequency (Hz)

 

 

 

 

 

Клавиша 9, частоты 852 и 1477 Герц

 

 

105

 

 

Spectrum

 

 

 

 

 

 

 

 

Signal Power

100

 

 

 

 

 

10-5

 

 

 

 

 

-10

 

 

 

 

 

10

0.0

200.0

697770852941

12091336 1477

1800

 

 

 

 

Frequency (Hz)

 

Клавиша #, частоты 941 и 1477 Герц.

Имитационное моделирование с использованием пакета Simulink.

Схема модели

10

1.4 U

1.2

1

0.8

0.6

0.4

0.2

t

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Осциллограмма выходного сигнала

График выходного сигнала

11