
- •Лекции 8
- •При этом мы будем иметь в виду, что ряд (3) сходится снаружи круга
- •Необходимым и достаточным условием аналитичности функции являются условия Коши – Римана.
- •Свойства Z – преобразования
- •2. Задержка последовательности. Задержка последовательности на N 0 отсчетов приводит к умножению Z
- •3. Опережающий сдвиг последовательности. Опережающий сдвиг последовательности на M 0 отсчетов приводит к
- •4. Умножение последовательности на степенную функцию. Умножение последовательности на степенную функцию an приводит
- •5. Умножение последовательности на номер элементов. Умножение последовательности на номер элементов последовательности n
- •Определение. Под сверткой двух бесконечных последовательностей x1 (n) и x2 (n) будем понимать
- •6. Z – преобразование свертки. Z – преобразование свертки двух последовательностей равно произведению
- •Обращение Z – преобразования
- •На рисунке показан - контур, круг радиуса r , вне которого - образ
- •Доказательство. Вспомним формулу определения коэффициентов ряда Лорана.
- •Теорема о вычетах
- •Вычеты находятся с помощью следующих формул. Пусть точка zk - является полюсом порядка
- •Пример 1. Найти последовательность x(n) по ее Z - образу.
- •Теперь воспользуемся теоремой о вычетах (13) для нашего случая.
- •Сравнивая формулу (20) с формулой (14) мы видим, что оба полюса i являются
- •Далее по формуле Эйлера имеем:
- •Таким образом, в нашем примере Z - образ представляется в виде следующего ряда.
- •Решение разностных уравнений с помощью Z – преобразования.
- •Способ решения уравнения (26) состоит в следующем.
- •Пример 2. Решить разностное уравнение второго порядка.
- •Используем формулу опережающего сдвига (27).
- •Выражение в скобках (33) является суммой бесконечной убывающей прогрессии. Поэтому по известным формулам
- •Для восстановления последовательности x(n) по ее Z - образу X(z) , используем теорему
- •Подставляем функцию f(z) (36) в формулу (37), берем вторую производную, переходим к пределу
- •нейный дискретный фильтр и Z – преобразован
- •Передаточная функция ЛДФ
- •Определение. Передаточной функцией ЛДФ является Z
- •сновное уравнение ЛДФ и передаточная функци
- •В результате разностное уравнение превращается в уравнение для Z - образов.
- •Далее, из (51) получаем отношение Z – образов.
- •Пример 4. На прошлой лекции мы рассматривали рекурсивный фильтр, который описывался следующим разностным
- •Пример 5. Найти передаточную функцию для ЛДФ, описываемого разностным уравнением.
- •Подставляем (58) в общую формулу (53) для вычисления переходной функции ЛДФ. В результате
- •Пример 6. Найти импульсную характеристику ЛДФ, рассмотренного в примере 5.
- •В нашем случае функция f(z) будет равна.
- •В результате находим импульсную характеристику ЛДФ.
- •Последняя сумма в (67) является суммой бесконечной убывающей геометрической прогрессии. Для геометрической прогрессии
- •Зная переходную функцию H(z) фильтра, найдем Z – образ Y(z) выходящего сигнала y(n)
- •Соединения линейных дискретных фильтро
- •На вход системы из двух фильтров подается сигнал x(n), X(z) . На выходе
- •Подставляем (76) в выражение (74), и получаем
- •2. Параллельное соединение фильтров. Параллельное соединение фильтров показано на рисунке.
- •Входящий сигнал X(z) пройдя через каждый фильтр, преобразуется в два сигнала
- •3. Соединение фильтров с обратной связью. На рисунке показано соединение фильтров с обратной
- •Входящий сигнал X(z) складывается с выходящим сигналом U(z) со второго фильтра, а затем
- •Подставим выражение (83) в формулу (82).
- •Структурные схемы ЛДФ
- •Второй элемент – умножитель осуществляет умножение на заданное число. Уравнение такого элемента и
- •Далее отметим, что структурная схема может быть связана с передаточной функцией, если ее
- •Из этой структурной схемы мы получаем информацию о коэффициентах.
- •Прямая каноническая форма ЛДФ
- •Но такая запись, соответствует последовательному соединению фильтров с передаточными функциями H1 (z) и
- •У второго фильтра b0 1 , а все остальные коэффициенты bk 0 .
- •Пример 9. Построить прямую каноническую форму структурной формы фильтра из примера 8.
- •На рисунке показана каноническая форма, соответствующая
- •Пример 10. Найти передаточную функцию, импульсную характеристику и упростить структурную схему фильтра, изображенного
- •Доказать, что для системы с квадратичной нелинейностью выполняется соотношение:

Но такая запись, соответствует последовательному соединению фильтров с передаточными функциями H1 (z) и H2 (z) . На рисунке показано последовательное соединение двух фильтров.
x(n) |
|
v(n) |
|
y(n) |
||
H2 (z) |
H1 (z) |
|||||
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
Для этих фильтров напишем соответствующие им разностные уравнения. У первого фильтра все коэффициенты am 0 . Поэтому из общего разностного уравнения (87) находим уравнение для первого фильтра.
N |
|
y(n) bk v(n k) |
(95) |
|
|
k 0 |
|
61

У второго фильтра b0 1 , а все остальные коэффициенты bk 0 . Поэтому из общего разностного уравнения (87) находим уравнение для второго фильтра.
M
v(n) x(n) am v(n m) (96)
m 1
Структурная схема, соответствующая уравнениям (95), (96) показана на следующем рисунке.
Здесь число L определяется по формуле:
L max(N, M )
62

x(n) |
|
v(n) |
b0 |
|
|
|
|
y(n) |
||
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
a |
z 1 |
|
b1 |
|
v(n) |
||||
1 |
|
a2 |
z 1 |
b2 |
v(n) |
|
aL 1 |
v(n L 1) |
bL 1 |
|||
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
aL |
z 1 |
|
|
b |
|
v(n |
L) |
|||||
|
|
L |
||||
|
|
|
|
|
63

Пример 9. Построить прямую каноническую форму структурной формы фильтра из примера 8.
В примере 8 коэффициенты фильтра равны.
b0 1, b1 3, b2 2, a1 0.4
Это означает, что уравнения (95), (96) для этого фильтра имеют вид.
y(n) v(n) 3v(n 1) 2v(n 2)
v(n) x(n) |
0.4v(n 1) |
(97) |
|
64

На рисунке показана каноническая форма, соответствующая |
уравнениям (97). |
z 1 |
3 |
z 1 |
2 |
Здесь число L =2 , и число элементов задержки тоже равно двум. |
65 |

Пример 10. Найти передаточную функцию, импульсную характеристику и упростить структурную схему фильтра, изображенного на рисунке.
z 1
1
z 1
Убедитесь самостоятельно, что Н(z)=1,
h(n) ~(n).
66

Доказать, что для системы с квадратичной нелинейностью выполняется соотношение:
x1(t) x2 (t) y1(t) y2 (t) 2x1(t)x2 (t)
x(t) y(t) x2 (t)
x1(t) y1(t) x12 (t) x2 (t) y2 (t) x22 (t)
x(t) x1(t) x2 (t) y(t) (x1(t) x2 (t))2x12 (t) 2x1 (t)x2 (t) x22 (t)
y1(t) 2x1(t)x2 (t) y2 (t)
67