Signalbehandling og matematik 1 (Tidsdiskrete signaler og systemer)

Slides:



Advertisements
Lignende præsentationer
Separation af de variable
Advertisements

Dummyvariabler 13. oktober 2006
MatemaTik - Lineære funktioner
I2C --- øee OZ1DUG I2C ”Lokalnet på printet”.. Mange ledninger  Nogle gange løber man ”tør” for ben på microprocessoren  Mellem print er ”mange” ledninger.
Statistik Lektion 4 Kovarians og korrelation Mere om normalfordelingen
Anvendt Statistik Lektion 2
Statistik Lektion 3 Simultan fordelte stokastiske variable
Motorer og turbiner Lektion 5 Motorer.
Fra musik til filformat – om digitalteknik Eddy Bøgh Brixen © EBB/KKDK-production 2000.
Statistik og sandsynlighedsregning
Signalbehandling og matematik (Tidsdiskrete signaler og systemer)
Signalbehandling og matematik (Tidsdiskrete signaler og systemer)
Teknikkens sprog er matematik Enhver ingeniørmæssig beregning baserer sig på en matematisk model Matematikken er generel og abstrakt af natur, og må dyrkes.
FEN Diskret matematik/Seminar 3 - proofs 1 Beviser Et bevis er en argumentation, som overbeviser om, at en påstand er sand, påstanden kaldes.
FEN Rekursion og induktion1 Induktion og (især) rekursion Mange begreber defineres ud fra en basis og så en gentagen anvendelse af et antal regler.
Delphi og C++ Builder C++ Referencer og pointere.
Statistik – Lektion 2 Uafhængighed Stokastiske Variable
Statistik Lektion 3 Bernoulli og binomial fordelingerne
Statistik Kristine og Søren.
Program for fremlæggelse
Løsning – mergeSort (Effektivitet af sortering) Definition af t(n): t(n)= 2t(n) + n.
Agenda Informationer Opsamling fra sidst Normalfordelingen
Statistik for geografer Lektion 4. Tidsrække Analyse Proces som varierer over tid Observationer til bestemte tidspunkter Eksempler Proces som varierer.
Microcontroller ► Fordele ved anvendelse af microcontroller ► Teori ► Informationsflow i microcontrolleren ► Anvendelses muligheder ► Implementering.
Lyd som fysisk fænomen 1. Trommehinde periode Afstand f.eks. målt i cm.
Statistik Lektion 2 Betinget sandsynlighed Bayes’ regel
Statikstik II 2. Lektion Lidt sandsynlighedsregning
Statistik for geografer
Statistik for geografer
Studievalgs- undersøgelse 2009 Et projekt gennemført som del af kurset Markedsanalyse på HD- studiet, Aalborg Universitet Carsten Stig Poulsen.
PC baseret analyse og simulering
Bernoulli og binomial fordelingerne
W6a1 PC baseret analyse og simulering. w6a2 Samplede data Eksperimentelt bliver mange signaler digitaliseret – de bliver overført fra det kontinuerte.
Studievalgsundersøgelse Foråret 2009 Et projekt gennemført som del af kurset Markedsanalyse på HD- studiet, Aalborg Universitet Holdet på HD Marketing.
Velkommen til CE6 Reguleringsteknik Program Kort velkomst Om semesteret Projektpræsentation Kurser Legokonkurrence Praktisk info.
Digitalt højpasfilter
Kapitel 5 Lineære DB-modeller
Grundlæggende teoretisk statistik
Statistik for geografer
Statistik Lektion 2 Betinget sandsynlighed Bayes’ regel
Betinget sandsynlighed Bayes’ regel Diskrete stokastiske variable
Lars Bodum PML GIS kursusgang 9 Netværk og tilgængelighed.
Kvantitative metoder 2: Den multiple regressionsmodel1 Kvantitative metoder 2 Den multiple regressionsmodel 26. februar 2007.
Datamanipulation, rekodning etc. Christian Albrekt Larsen Centre for Comparative Welfare Studies (
Matematik i VØ KONFERENCE 5. MARTS Vi åbner døren for anvendelse af matematik August 2010 Revideret læreplan i vø Eleverne skal kunne udvælge og.
Økonometri 1: Inferens i den lineære regressionsmodel1 Økonometri 1 Kvalitative variable 8. marts 2006.
Lektion 2. Definitioner En stikprøve (sample) Vi ønsker at generalisere ud fra en stikprøve Stikprøvefejls (samplings-error) Tilfældige fejl Systematikse.
W3a1 PC baseret analyse og simulering. w3a2 En struktureret variabel i SAS ARRAY.
Funktioner generelt nr. 16
Fra musik til filformat – om digitalteknik Eddy Bøgh Brixen © EBB 2004 EBB-consult.
Økonometri 1: Den multiple regressionsmodel1 Økonometri 1 Den multiple regressionsmodel 15. februar 2006.
Statistik PM5 Indhold: statistiske metoder til at analysere kategoriske data Logistisk regression Loglineære modeller I dag: repetition af lineær regression.
Kvantitative metoder 2: Den multiple regressionsmodel1 Kvantitative metoder 2 Den multiple regressionsmodel 28. februar 2007.
Normalfordelingen og Stikprøvefordelinger
Signalbehandling og matematik 2 (Tidsdiskrete signaler og systemer) Session 9. Design of digital IIR filters Ved Samuel Schmidt
Signalbehandling og matematik 2 (Tidsdiskrete signaler og systemer)
Signalbehandling og matematik 2 (Tidsdiskrete signaler og systemer)
Statistik PM5 Indhold: statistiske metoder til at analysere kategoriske data Logistisk regression Loglineære modeller I dag: repetition af lineær regression.
Projekt forslag. Vejleder Frank Mikkelsen Elektronisk vægt: Vægten baseres på et elektronisk signal fra en strain gauge Wheatstones målebro. Signalet Vsignal.
Case 1 Henvisning: ”22-årig tidligere rask mand, der efter fald ned ad trappe ikke kan støtte på venstre ankel. Kliniske er der hævelse og ømhed over laterale.
Statistik II - PM5 Fokus: Analyse af kategoriske variable ● Logistisk regression ● Log-lineære modeller Kursets opbygning: ● 1 ECTS forelæsninger ● 1 ECTS.
6. semesterstart Semesterstart v. Roozbeh Izadi Zamanabadi koordinator Rafael Wisniewski Aalborg University.
CANSAT & ARDUINO step by step
Sensorer til robotter Formålet er give forståelse for forskellige typer af sensor input Fordele og ulemper Hvor og til hvad Øvelser på robot Diskrete I/O.
Data intro (Side 1-3 i artiklen: 2. Repræsentation og manipulation af Data)
Elektriske målinger Karsten Refsgaard Ole Sørensen
Analog-Digital-Convertere
Teoretiske kontinuerte fordelinger
Test er en del af livet - hvilke krav kan vi stille?
Præsentationens transcript:

Signalbehandling og matematik 1 (Tidsdiskrete signaler og systemer) Session 1. Sekvenser, diskrete systemer, Lineære systemer, foldning og lineære tidsinvariante systemer Ved Samuel Schmidt sschmidt@hst.aau.dk http://www.hst.aau.dk/~sschmidt/Mat1/

Session 1. Sekvenser Diskrete systemer Lineære systemer Foldning Lineære tidsinvariante systemer

Kontinuerte vs. diskrete tidssignaler Tidskontinuert signal (Analog) Tidsdiskret signal (Digitalt) Sampling Analogt system A/D komverter DSP (Digital signal processer)

Digitale signaler hvor? …og meget mere

Fysiologiske signaler Kardiologiskesignaler EEG

Typiske Digitale systemer ADC DSP DAC 010101011 110001011 Analogt signal Analog til Digital konvertering Digital signal processor Digital til analog konvertering Analogt signal ADC DSP Filter Puls tæller Display Puls: 61 Eksempel EKG baseret plustæller

definition og notation: Signal  Signal er enhver tids varierende eller rum varierede kvantitet Tids variable: x(t) Dimension: x(d1,d2)

Matematisk definition og notation: Tidsdiskret signal Funktion af en diskret tids variabel Signalet repræsenteres som en sekvens af nummer x[n], -∞ < n < ∞ Hvor n er et heltal F.eks. x[0]=1, x[1]=1, x[2]=-2 Relation til analogt signal x[n]=x(nT) , -∞ < n < ∞ Hvor T er samplings perioden T N.B. Ved et Digitalt signal er amplituden også diskret

Eksempel på sampling Se Matlab demo

Basis signaler: Unit sample og Unit step

Basis signaler: Exponential (real) Stigende hvis α>1 Faldende hvis α<1

Basis signaler: Sinus ω0: frekvens rad/sample Φ: fase

Periodiske signaler Et signal er periodisk med N hvis x[n]=x[n+N], hvor N er et heltal Et sinus signal er periodisk hvis Hvor Hvor både N og k er heltal

Diskrete sinus signaler For sinus signaler gælder at Højeste svingningshastighed opnås ved ω0=π eller ω0=-π og det interessante frekvens interval er -π  ω0  π Se Matlab Demo

Session 1. Sekvenser Diskrete systemer Lineære systemer Foldning Lineære tidsinvariante systemer

Tidsdiskrete systemer Defination: Transformation eller operation af et tidsdiskrete input x[n] til et tidsdiskrete output y[n] Eksempler: Filtrer Operatorer Multiplications system

Det ideelle delay system y[n]=x[n-n0] hvor n0 er delay’et er repræsenteret ved et heltal

Moving average system

Systemkarakteristika Hukommelesesløst: Y[n] er kun afhængig af x[n] Akkumulator Akkumulator

Session 1. Sekvenser diskrete systemer Lineære systemer Foldning Lineære tidsinvariante systemer

Lineært system

Lineært system Additiv egenskab: X1[n]  T{∙} X2[n] X1[n] T{∙}  X2[n]

Lineært system Skalerings egenskab x X1[n] T{∙} a x X1[n] T{∙} a

Lineært system Defineret ud fra superposition

Eksemple y[n]=x[n]^2 Test: Additiv egenskab x1[1]=2 og x2[1]=6

Tidsinvariante systemer Et tidsinvariant system er uafhængigt af eksplicit tid (Koefficienterne er uafhængig af tid) Det vil sige hvis x2[n]=x1[n-n0] så er y2[n]=y1[n-n0] Det samme i går, i dag, i morgen og om 1000 år 70 år 45 år 20 år Ikke tidsinvariant system

Kausalitet Et kausalt system kun afhængig af input fra fortid og nutid. y[n1] er kun afhængig af x[n] hvor nn1 Kausalt system (Bagudrettet difference) Ikke Kausalt system (Forudrettet difference)

Stabilitet Et stabilt system et system med en begrænset output interval såfremt inputtet er begrænset Bounded input Bounded output (BIBO) Givet

Unit sample egenskaber Alle signaler kan udtrykkes som en sum af vægtede og forskudte Unit samples Side 11 Oppenheim

Impuls respons T{∙} Side 23 Oppenheim

Session 1. Sekvenser diskrete systemer Lineære systemer Foldning Lineære tidsinvariante systemer

Impulsrespons og Lineære tidsinvariante systemer (LTI) Hvis vi antager T{∙} som er lineær kan vi bruge superposition Hvis vi antager tidsinvarians Side 23 Oppenheim

Folding (Convolution) Foldings sum Generel notation Side 23 Oppenheim

Folding: eksample

Regneregler for foldning Foldning er kommutativ Derfor Foldning er distributiv med hensyn til addition Side 29 Oppenheim

Session 1. Sekvenser diskrete systemer Lineære systemer Foldning Lineære tidsinvariante systemer

LTI egenskaber: Serielle systemer H1[n] H2[n] x[n] y[n] Impuls responsen for en serie af LTI systemer svare til foldning af impuls responserne fra disse systemer da: H1[n]*H2[n] x[n] y[n] Side 29 Oppenheim

LTI egenskaber: Serielle systemer (kommutativitet) På grund er kommutativitet er rækkefølgen af systemerne ligegyldig H1[n] H2[n] x[n] y[n] H2[n] H1[n] x[n] y[n] Obs! pas på i den virkelige verden Side 29 Oppenheim

LTI egenskaber: Parallelle systemer Impuls responsen for parallelle LTI systemer svare til addering af impuls responserne fra disse systemer. Side 30 Oppenheim

LTI egenskaber: Stabilitet og impuls responsen Et LTI system er stabilt hvis og kun hvis

LTI egenskaber: FIR systemer Finite impulse response (FIR) Endelig antal nonzero samples i impulsresponsen Altid stabilt så længe værdierne i impuls responsen er endelige

LTI egenskaber: IIR systemer Infinite impulse response (IIR) Uendelig antal nonzero samples i impulsresponsen Kan være både stabilt og ustabilt Eksempel på et stabilt system

LTI egenskaber: Kausalitet og impuls responsen Et LTI system er kausalt hvis og kun hvis Ikke kausal impulsrespons Spejling af impulsresponsen til venstre (n=0)

Eksempler på impulsresponser Ideelle delay system y[n]=x[n-n0] Stabilt ? Ja Kausalt? Ja hvis n0≥0

Eksempler på impulsresponser Moving average system Stabilt ? Ja Kausalt? Kun hvis -M1≥0 og –M2≥0

Eksempler på impulsresponser Akkumulator Stabilt ? Nej Kausalt? Ja

Inverse systemer

Session 1. Sekvenser diskrete systemer Lineære systemer Foldning Lineære tidsinvariante systemer