5.2. Общие средства фильтрации |
205 |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 5.22
5.2.2.Формирование случайных процессов
Всоответствии с теорией, сформировать случайный процесс с заданной корреляционной функцией можно, если сначала сформировать случайный процесс, являющийся нормально (по гауссовому закону) распределенным белым шумом, а затем "пропустить" его через некоторое динамическое звено (формирующий фильтр). На выходе получается нормально распределенный случайный процесс с корреляционной функцией, вид которой определяется типом формирующего фильтра как динамического звена.
Рис. 5.23
Белый гауссовый шум в MatLAB образуется при помощи процедуры randn. Для этого достаточно задать дискрет времени Ts, образовать с этим шагом массив
5.2. Общие средства фильтрации |
206 |
|
|
|
|
(вектор) t моментов времени в нужном диапазоне, а затем сформировать по указанной процедуре вектор-столбец длиною, равной длине вектора t, например
Ts=0.01; t=0 : Ts : 20; x1=randn(1,length(t));
Построим график полученного процесса:
plot(t,x1),grid, set(gca,'FontName','Arial Cyr','FontSize',16) title('Входной процесс - белый шум Гаусса (Ts=0.01)'); xlabel('Время (с)'); ylabel('X1(t)')
Процесс x1(t) с дискретом времени Ts=0.01c представлен на рис. 5.23.
Для другого значения дискрета времени (Ts=0.001c), повторяя аналогичные операции, получим процесс x2(t), изображенный на рис. 5.24.
Рис. 5.24
Создадим дискретный фильтр второго порядка с частотой собственных ко-
лебаний ωo = 2π рад./с = |
1 |
Гц и относительным коэффициентом затухания |
ζ = 0.05 по формулам (5.5) коэффициентов: |
||
om0=2*pi; dz=0.05; |
A=1; oms=om0*Ts; |
|
a(1)= 1+2*dz*oms+oms^2; |
a(2)= - 2*(1+dz*oms); a(3)=1; |
|
b(1)=A*2*dz*oms^2; |
|
|
"пропустим" образованный процесс x1(t) через созданный фильтр:
y1=filter(b,a,x1);
и построим график процесса y1(t) на выходе фильтра:
plot(t,y1),grid, set(gca,'FontName','Arial Cyr','FontSize',16) title('Процесс на выходе фильтра (T0=1; dz=0.05, Ts= 0.01)'); xlabel('Время (с)'); ylabel('Y1(t)')
Результат представлен на рис. 5.25.
Аналогичные операции произведем с процессом x2(t). В результате получим процесс y2(t), приведенный на рис. 5.26.
Ts=0.001;
om0=2*pi; dz=0.05; |
A=1; |
oms=om0*Ts; |
|
a(1)= 1+2*dz*oms+oms^2; |
a(2)= - 2*(1+dz*oms); |
a(3)=1; |
|
b(1)=A*2*dz*oms^2; |
|
|
|
5.2. Общие средства фильтрации |
207 |
|
|
|
|
y1=filter(b,a,x2); t=0 : Ts : 20;
plot(t,y1),grid, set(gca,'FontName','Arial','FontSize',14) title('Процес на виході фільтра (T0=1; dz=0.05, Ts= 0.001)'); xlabel('Час (с)'); ylabel('Y2(t)')
Рис. 5.25.
Рис. 5.26.
Как видим, на выходе формирующего фильтра действительно образуется случайный колебательный процесс с преобладающей частотой 1 Гц.