Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Бобцов Адаптивные системы.pdf
Скачиваний:
120
Добавлен:
14.04.2015
Размер:
3.2 Mб
Скачать

56 Глава 2. Наблюдение мультигармонических сигналов

2.2.4Числовой пример

Продемонстрируем на числовом примере работу адаптивного алгоритма идентификации всех параметров мультигармонического сигнала (2.72), (2.77), (2.87)–(2.89), (2.101)–(2.103), (2.107)–(2.110).

На рис. 2.8а, 2.5 представлены графики переходных процессов для мультигармонического сигнала ( ), чтобы показать, что оцен-

ки сходятся к истинным значениям.

На рис. 2.6 представлены графики переходных процессов для другого значения параметра , чтобы показать, что, увеличивая

значения этого параметра, можно ускорять процесс идентификации частот , и, как следствие, оценка остальных параметров проходит

быстрее.

На рис. 2.8б, 2.7 представлены графики переходных процессов для сигнала переменной формы для того, чтобы проиллюстрировать адаптивность алгоритма по отношению к изменению параметров сигнала.

На рис. 2.9 представлены графики переходных процессов для сигнала ( ) с аддитивным экспоненциально коррелированным шу-

мом2, чтобы продемонстрировать робастные свойства алгоритма идентификации по отношению к нерегулярной составляющей сигнала.

Рис. 2.5–2.9 демонстрируют эффективность, адаптивные и робастные свойства разработанного метода идентификации параметров мультигармонического сигнала.

2Экспоненциально коррелированный шум моделировался с помощью фор- мирующего фильтра ( ) = +11 , на вход которого подавался частотно огра-

ниченный белый шум мощностью = 0, 1.

2.2. Мультигармонический сигнал

57

 

 

5

 

 

 

 

 

10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ωˆ1

 

 

 

 

 

µˆ1

4

 

 

 

 

ωˆ2

8

 

 

 

 

µˆ2

3,1

 

 

 

 

 

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

1,4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

t, c

 

 

 

 

 

t, c

10

20

30

40

50

0

10

20

30

40

50

0

0

(а) Временная диаграмма оценки ча-

(б) Временная диаграмма оценки ам-

стот ^ ( )

 

 

 

 

плитуд ^ ( )

 

 

 

 

σˆ

 

 

 

 

 

7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ˆ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8

 

 

 

 

 

6

 

 

 

 

φ1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ˆ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

φ2

6

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

−2

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

−4

 

 

 

 

t, c

0

 

 

 

 

t, c

10

20

30

40

50

10

20

30

40

50

0

0

(в) Временная диаграмма оценки сме-

(г) Временная диаграмма оценки на-

щения ^( )

 

 

 

 

чальных фаз ^ ( )

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

ˆ

 

 

 

 

 

ˆ

 

 

 

 

˙

1,5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ξ1

 

 

 

 

ξ1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ˆ

 

 

 

 

 

ˆ

 

 

 

 

 

˙

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ξ2

1

 

 

 

 

ξ2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,5

 

 

 

 

 

0,5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

−0,5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

−1

 

 

 

 

 

−0,5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

−1,5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

−2

 

 

 

 

t, c

 

 

 

 

 

t, c

10

20

30

40

50

−1

10

20

30

40

50

0

0

(д) Временная диаграмма оценки гар-

(е) Временная диаграмма оценки про-

моник ^

 

 

 

 

 

 

 

^

 

 

 

( )

 

 

 

 

изводных гармоник ˙ ( )

 

 

Рис. 2.5. Временные диаграммы оценки параметров сигнала ( ) = 6 + 3 sin(1, 4 + 2) + 6 sin(3, 1 + 4) и наблюдения за гармониками и их производными сигнала ( ) при коэффициентах идентификатора

= 1, 1 = 20, 1 = 10

58 Глава 2. Наблюдение мультигармонических сигналов

6

 

 

 

10

 

 

 

5

 

 

ωˆ1

 

 

 

µˆ1

 

 

 

 

 

 

 

 

ωˆ2

8

 

 

µˆ2

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

2

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t, c

 

 

 

t, c

 

 

 

0

 

 

 

0

5

10

15

5

10

15

0

0

(а) Временная диаграмма оценки ча-

(б) Временная диаграмма оценки ам-

стот ^ ( )

 

 

 

плитуд ^ ( )

 

 

 

σˆ

 

 

 

7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ˆ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

 

 

φ1

 

 

 

 

 

 

ˆ

 

 

 

 

 

 

 

10

 

 

 

 

 

 

φ2

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

0

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

t, c

 

 

 

t, c

−5

5

10

15

0

5

10

15

0

0

(в) Временная диаграмма оценки сме-

(г) Временная диаграмма оценки на-

щения ^( )

 

 

 

чальных фаз ^

 

 

 

 

 

 

 

( )

 

 

4

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

ˆ

 

 

ˆ

 

 

 

 

ξ

 

 

 

3

 

 

1

3

 

˙

 

 

 

ˆ

 

ξ1

 

 

 

 

 

 

ˆ

 

 

 

 

ξ2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

˙

 

2

 

 

 

2

 

ξ2

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

1

 

 

 

0

 

 

 

0

 

 

 

−1

 

 

 

−1

 

 

 

−2

 

 

 

−2

 

 

 

−3

 

 

 

−3

 

 

 

 

 

 

t, c

 

 

 

t, c

−4

5

10

15

−4

5

10

15

0

0

(д) Временная диаграмма оценки гар-

(е) Временная диаграмма оценки про-

моник ^

 

 

 

 

 

^

 

( )

 

 

 

изводных гармоник ˙ ( )

 

Рис. 2.6. Временные диаграммы оценки параметров сигнала

( ) =

6 + 3 sin(1, 4 + 2) + 6 sin(3, 1 + 4) и наблюдения за гармониками и

их производными сигнала ( ) при коэффициентах идентификатора

= 2, 1 = 20, 1 = 10

 

 

 

 

 

2.2. Мультигармонический сигнал

59

 

 

5

ωˆ1

4

ωˆ2

3

2.7

2.1

1

t, c

0

20

40

60

80

100

0

(а) Временная диаграмма оценки частот ^ ( )

σˆ

6

5

0

−5

t, c

−10

0

20

40

60

80

100

(в) Временная диаграмма оценки смещения ^( )

10

 

 

 

 

ˆ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ξ1

 

 

 

 

 

ˆ

 

 

 

 

 

ξ2

5

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

−5

 

 

 

 

 

−10

 

 

 

 

t, c

20

40

60

80

100

0

(д)

Временная

диаграмма

оценки

гармоник ^

( )

10

 

µˆ1

8

µˆ2

 

6

 

4

3

2

t, c

0

0

20

40

60

80

100

(б) Временная диаграмма оценки амплитуд ^ ( )

7

6

5

4

3

2

1

0

 

 

 

 

t, c

20

40

60

80

100

0

(г) Временная диаграмма оценки на-

чальных фаз ^

 

 

 

 

 

( )

 

 

10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ˆ

 

 

 

 

 

˙

 

 

 

 

 

ξ1

 

 

 

 

 

ˆ

 

 

 

 

 

˙

5

 

 

 

 

ξ2

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

−5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t, c

−10

20

40

60

80

100

0

(е)

Временная

диаграмма

оценки

 

 

 

 

^

 

производных гармоник ˙ ( )

 

Рис. 2.7. Временные диаграммы оценки параметров сигнала ( ) = 6 + 3 sin(2, 1 + 3) + 4 sin( + 2) для 0 ≤ < 50 и = −5 + 4 sin(2 + 5) + 2 sin(2, 7 + 1) для ≥ 50 и наблюдения за гармониками и их производными сигнала ( ) при коэффициентах идентификатора

= 2, 1 = 20, 1 = 10

60 Глава 2. Наблюдение мультигармонических сигналов

y

 

 

 

 

 

y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10

 

 

 

 

 

10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

−5

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

−10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t, c

 

 

 

 

 

t, c

 

 

 

 

 

−15

 

 

 

 

 

−5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

20

40

60

80

100

0

10

20

30

40

50

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(а)

 

 

 

 

 

(б)

 

 

Рис. 2.8. Временные диаграммы мультигармонических сигналов

( ) = 6 + 3 sin(1, 4 + 2) + 6 sin(3, 1 + 4) (2.8а); ( ) = 6 + 3 sin(2, 1 + 3) + 4 sin( + 2) для 0 ≤ < 50 и = −5 + 4 sin(2 + 5) + 2 sin(2, 7 + 1)

для ≥ 50 (2.8б)

0,8

 

 

 

3,5

 

 

 

0,6

 

 

 

3

 

 

ωˆ1

 

 

 

 

 

ωˆ2

 

 

 

 

 

 

 

0,4

 

 

 

2,5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,2

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1,5

 

 

 

−0,2

 

 

 

 

 

 

 

−0,4

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

−0,6

 

 

 

0,5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t, c

 

 

 

t, c

 

 

 

−0,8

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

50

100

150

0

50

100

150

 

 

 

 

(а) Временная диаграмма аддитивно-

(б) Временная диаграмма оценки ча-

го шума в сигнале ( )

 

 

стот ^ ( )

 

 

 

Рис. 2.9. Временные диаграммы аддитивного шума и оценок всех

частот сигнала ( ) = 4+3 sin( +3)+4 sin(2 +2) при коэффициентах

идентификатора = 0, 7, 1

= 20, 1 = 10