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

Vychislitelny_praktikum

.pdf
Скачиваний:
26
Добавлен:
16.03.2015
Размер:
7 Мб
Скачать
☆

5. Построить модели корреляционной функции; λ = 1, μ = 5, m = 5/10, χ1, χ2, χopt.

 

m

 

ρ(τ ,m,χ) :=

∑ (b5(k ,χ ,ω) P7(k ,τ ,χ))

k = 0

 

Δτ := 0.081649

Nx := 37

τ := 0,0 + Δτ

.. (Nx − 1) Δτ

ρt(τ ) := e− λ τ cos (ω τ )

m_1 := 5

j := 0.. Nx − 1

 

 

⌠

∞

− λ τ

 

β5Mχ1m_1k

:= 2 χ1c(m_1) (k + 1)

 

P7(k ,τ ,χ1c(m_1)) e

cos (ω τ ) dτ

 

 

 

 

 

⌡0

 

 

 

 

 

 

 

k

 

 

 

 

m

 

 

s

 

 

 

 

 

 

2 (−1)

(k +

 

∑

 

 

 

 

 

 

 

 

1) 1 −

(−1)

 

β5Mχ1m_1s

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b5Mχ1m_1k := β5Mχ1m_1k +

 

 

 

 

 

 

 

 

s = 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(m + 1) (m + 2)

 

 

 

 

 

 

m_1

(b5Mχ1m_1k P7(k ,τ ,χ1c(m_1)))

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ρ5χ1(τ ) := ∑

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k = 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

⌠∞

 

 

 

 

− λ τ

 

 

β5Mχ2m_1k := 2 χ2c(m_1) (k + 1)

 

 

 

P7(k ,τ ,χ2c(m_1)) e

cos (ω τ ) dτ

 

 

 

 

 

 

 

⌡0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k

 

 

m

 

 

 

 

s

 

 

 

 

 

 

2 (−1)

 

 

− ∑

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(k + 1) 1

(−1)

 

β5Mχ2m_1s

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

s = 0

 

 

 

 

 

 

 

b5Mχ2m_1k := β5Mχ2m_1k +

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(m + 1) (m + 2)

 

 

 

 

243

 

 

 

 

m_1

 

(b5Mχ2m_1k P7(k ,τ ,χ2c(m_1)))

 

 

 

ρ5χ2(τ ) :=

 

∑

 

 

 

 

 

 

 

 

k = 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

⌠∞

 

 

 

 

β5Mχm_1k

:= 2 χminMm_1−2 (k + 1)

P7(k ,τ ,χminMm_1−2) e− λ τ cos (ω τ ) dτ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

⌡0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k

 

 

m

 

s

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 (−1)

(k

 

− ∑

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+ 1) 1

(−1)

 

β5Mχm_1s

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b5Mχm_1k := β5Mχm_1k +

 

 

 

 

 

 

s = 0

 

 

 

 

 

 

 

 

(m + 1) (m + 2)

 

 

 

 

 

 

m_1

 

(b5Mχm_1k P7(k ,τ ,χminMm_1−2))

 

 

 

ρ5χ(τ ) := ∑

 

 

 

 

 

 

 

k = 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ρ5χ1 (τ)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ρ5χ2 (τ) 0.5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ρ5χ (τ)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

2

 

 

ρt(τ)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

− 0.5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

− 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

τ

 

 

 

 

δ3V8i := δ1(i 0.1 + 0.01,10,5)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

δ3M 8 := δ3V8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(

 

 

8 )

= 0.143

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

min δ3M

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(

 

 

(

δ3M

8 )

,δ3M

8 )

0.1 + 0.01 = ( 1.11)

 

 

 

 

match

min

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

χminM

 

 

:= match

(

 

(

 

8 )

,δ3M

8 )

0 0.1 + 0.01

 

 

 

8

 

 

min δ3M

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

244

m_2 := 10

 

 

⌠

∞

− λ τ

 

β5Mχ1m_2k

:= 2 χ1c(m_2) (k + 1)

 

P7(k ,τ ,χ1c(m_2)) e

cos (ω τ ) dτ

 

 

 

 

 

⌡0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k

 

 

 

 

 

m

 

 

 

 

s

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 (−1)

 

 

 

 

 

∑

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(k + 1) 1 −

(−1)

 

 

β5Mχ1m_2s

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b5Mχ1m_2k := β5Mχ1m_2k +

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

s = 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(m + 1) (m + 2)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

m_2

(b5Mχ1m_2k P7(k ,τ ,χ1c(m_2)))

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ρ10χ1(τ ) :=

∑

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k = 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

⌠∞

 

 

 

 

 

 

− λ τ

 

 

 

 

β5Mχ2m_2k := 2 χ2c(m_2) (k + 1)

 

 

 

 

P7(k ,τ ,χ2c(m_2)) e

cos (ω τ ) dτ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

⌡0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k

 

 

 

m

 

 

 

 

 

 

 

s

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 (−1)

(k

 

− ∑

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+ 1) 1

(−1)

 

β5Mχ2m_2s

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

s = 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b5Mχ2m_2k := β5Mχ2m_2k +

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(m + 1) (m + 2)

 

 

 

 

 

 

 

m_2

(b5Mχ2m_2k P7(k ,τ ,χ2c(m_2)))

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ρ10χ2(τ ) :=

∑

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k = 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

⌠∞

P7(k ,τ ,χminMm_2−2) e− λ τ cos (ω τ ) dτ

β5Mχm_2k

:= 2 χminMm_2−2 (k + 1)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

⌡0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k

 

 

 

 

 

 

m

 

 

 

s

 

 

 

 

 

 

 

 

2 (−1)

(k

+

 

∑

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1) 1 −

(−1)

 

 

β5Mχm_2s

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

s = 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b5Mχm_2k := β5Mχm_2k +

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(m + 1) (m + 2)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

m_2

ρ10χ(τ ) := ∑ (b5Mχm_2k P7(k ,τ ,χminMm_2−2)) k = 0

245

1

 

 

 

ρ10χ1 (τ)

 

 

 

ρ10χ2 (τ) 0.5

 

 

 

ρ10χ (τ)

 

 

0

 

0

1

ρt(τ)

2

 

 

 

− 0.5

 

 

 

− 1

 

 

 

 

 

 

τ

246

Приложение 13

ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЙ ПРАКТИКУМ 7. «АППРОКСИМАЦИЯ СПЕКТРАЛЬНЫХ ПЛОТНОСТЕЙ МОЩНОСТИ»

Цель работы: изучение методов и приобретение практических навыков при аппроксимации спектральных плотностей мощности случайных процессов ортогональными функциями.

1. Записать выражения, необходимые для дальнейшего расчета в соответствии с заданной ортогональной функцией и выбранным видом корреляционной функции.

λ := 1

ω0 := 3 m := 12

k := 0 .. m

t :=

 

1

 

 

 

 

8 0.02

 

 

 

 

 

 

λ

ω0 2

− 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

λ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

γ :=

 

 

0.4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(m + 1)

t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k

 

 

s

 

− (s+1) γ τ

P7(k ,τ ,γ ) :=

∑

combin(k ,s) combin(k + s + 1,s + 1)

(−1)

 

e

 

s = 0

 

⌠

∞

− λ τ

 

β5(k ,γ ) := 2γ (k + 1)

 

P7(k ,τ ,γ ) e

cos (ω0 τ ) dτ

 

⌡

 

 

0

 

 

βM k := β5(k ,γ )

247

2. Найти модель спектральной плотности мощности по параметрам нормированной корреляционной функции βk. Проверить условие нормировки.

φ (ω,k) := atan

 

 

 

ω

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(k

+ 1)γ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

m

 

 

βM

k

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Sx(ω) :=

 

 

 

∑

 

 

cos (φ (ω,k)) cos φ(ω,k) + 0

if k

0

 

 

γ π

 

 

k + 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k −1

 

 

 

 

 

 

k = 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∑

 

otherwise

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

φ (ω,s)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

s = 0

 

 

St(ω) :=

λ

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

+

 

 

1

 

 

 

 

2π

 

 

2

+ (ω − ω0)

2

2

+ (

ω + ω0)

2

 

 

 

 

 

 

 

λ

 

 

λ

 

 

 

 

 

ω := 0,0 + 0.01.. 10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0.2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0.16

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Sx(ω)0.12

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

St(ω)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0.08

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0.04

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

4

 

 

6

 

8

10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ω

 

 

 

 

 

Проверка условия нормировки модели нормированной корреляционной функции.

m

∑ βM k (−1)k = 1.004 k = 0

248

3. Найти модель спектральной плотности мощности по параметрам нормированной

корреляционной функции bk. Проверить условие нормировки.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k

 

 

 

m

 

 

s

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 (−1)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(k + 1) 1 − ∑

(−1)

 

βM s

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b5(k ,γ ) := βM k +

 

 

 

 

 

s = 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(m + 1) (m + 2)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Snx(ω) :=

 

1

 

m

b5(k ,γ )

cos (φ

(ω,k)) cos φ(ω,k) +

0

if k

0

 

 

 

 

∑

k + 1

 

 

 

 

γ π

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k = 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k −1

 

otherwise

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

∑

φ (ω,s)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

s = 0

 

 

 

 

λ

 

 

 

 

1

 

 

 

+ 2

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

St(ω) := 2π

 

 

2

+ (ω − ω0)

2

+ (ω + ω0)

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

λ

 

 

λ

 

 

 

 

 

 

 

 

ω := 0,0 + 0.1.. 10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0.2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0.16

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Sx(ω)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0.12

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Snx(ω)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

St(ω) 0.08

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0.04

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

2

 

 

 

4

 

6

 

 

 

 

8

 

10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ω

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Проверка условия нормировки модели нормированной корреляционной

 

функции при ограничении на модель.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

m

∑ b5(k ,γ ) (−1)k = 1 k = 0

249

4. Для той же модели спектральной плотности мощности найти корректирующие

коэффициенты ζk. Построить ортогональную модель спектральной плотности

мощности. Проверить условие нормировки.

 

 

 

⌠

∞

 

 

 

 

 

β5s (k ,γ ) := 2γ (k + 1)

P7(k ,ω,γ ) St(ω) dω

 

 

 

⌡0

 

 

 

 

 

βsM k := β5s (k ,γ )

 

 

 

 

 

 

 

 

m

βsM

 

 

 

 

γ2 − ∑ s + 1s

 

 

 

c5(k ,γ ) := βsM k

+

s = 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

m

 

 

 

 

 

 

∑ s +1

1

 

 

 

 

s = 0

 

 

 

 

 

m

 

 

 

 

 

 

 

Sa(ω) := ∑ (c5(k ,γ ) P7(k ,ω,γ ))

 

 

 

k = 0

 

 

 

 

 

 

 

0.2

 

 

 

 

 

 

 

0.16

 

 

 

 

 

 

 

Sa(ω)

 

 

 

 

 

 

 

0.12

 

 

 

 

 

 

 

Snx(ω)

 

 

 

 

 

 

 

St(ω) 0.08

 

 

 

 

 

 

 

0.04

 

 

 

 

 

 

 

0

2

 

 

4

6

8

10

 

 

 

 

 

ω

 

 

Проверка условия нормировки модели спектральной плотности мощности.

m

c5(k ,γ )

 

2 ∑

= 0.5

2γ (k + 1)

k = 0

 

 

250

Приложение 14

ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЙ ПРАКТИКУМ 8. «АППРОКСИМАЦИЯ СПЕКТРАЛЬНЫХ ФУНКЦИЙ»

Цель работы: изучение методов и приобретение практических навыков при аппроксимации спектральных функций случайных процессов ортогональными функциями.

1. Записать выражения, необходимые для дальнейшего расчета в соответствии с заданной ортогональной функцией и выбранным видом корреляционной функции.

λ := 1

ω0 := 5 m := 15 k := 0.. m

γ := 0.3061

k

 

 

 

 

 

 

 

 

 

s

 

− (s+1) γ τ

P7(k ,τ ,γ ) := ∑

combin(k ,s) combin(k + s

+

1,s + 1) (−1)

 

e

 

s = 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

⌠∞

 

− λ τ

 

 

 

 

 

 

 

 

β5(k) := 2γ (k + 1)

 

 

P7(k ,τ ,γ ) e

cos (ω0 τ ) dτ

 

 

 

 

 

 

 

 

⌡

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

βM k := β5(k)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k

 

m

 

s

 

 

 

 

 

 

2 (−1)

 

∑

 

 

 

 

 

 

 

(k + 1) 1 −

(−1)

 

βM s

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b5(k) := βM k +

 

 

 

 

s = 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(m + 1) (m + 2)

 

 

 

 

 

 

 

2. Построить спектральную функцию и ее ортогональную модель.

φ1 (ω) := atan

ω + ω0

 

φ2 (ω) := atan

ω − ω0

 

λ

 

λ

 

 

 

251

 

1

m

 

k

 

 

 

s

 

ω

 

 

 

 

 

 

 

 

Fx(ω) :=

π ∑

b5(k) ∑

combin(k ,s) combin(k + s + 1,s + 1)

(−1) atan

 

γ (s + 1)

 

 

k = 0

s = 0

 

 

 

 

 

 

 

Ft(ω) :=

1

(φ1 (ω) + φ2 (ω))

 

 

 

 

 

 

 

 

2π

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ω := 0,0 + 0.1.. 15

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0.5

 

 

 

 

 

 

 

0.5

 

 

 

0.4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Fx(ω)0.3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ft(ω)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0.2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0.1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

3

6

9

12

15

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ω

 

 

 

 

 

3. Найти приведенную погрешность определения спектральной функции ее

ортогональной моделью. Построить график.

 

 

 

 

 

γ пр(ω) := Fx(ω) − Ft(ω)

 

 

 

 

0.5

 

 

 

0.01

 

 

 

5×10−

3

 

 

 

γ пр(ω)

0

5

10

15

 

 

 

 

− 5×10−

3

 

 

 

− 0.01

 

 

 

− 0.015

 

 

 

 

 

 

ω

 

252

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]