Indrumar metodic PS

  • View
    250

  • Download
    2

Embed Size (px)

Text of Indrumar metodic PS

  • 8/2/2019 Indrumar metodic PS

    1/50

    MINISTERUL EDUCAIEI al REPUBLICII MOLDOVA

    UNIVERSITATEA TEHNIC A MOLDOVEI

    Catedra Automatic i Tehnologii Informaionale

    ndrumar pentru lucrri de laboratorla disciplina

    Chiinu 2011

  • 8/2/2019 Indrumar metodic PS

    2/50

    2

    Elaborat dr.conf. Romanenko Alexandru

  • 8/2/2019 Indrumar metodic PS

    3/50

    3

    Cuprins

    Introducere ..................................................................................... 4

    Lucrare de laborator Nr.1 ............................................................... 5Lucrare de laborator Nr.2 ............................................................. 13

    Lucrare de laborator Nr.3 ............................................................. 24

    Lucrare de laborator Nr.4 ............................................................. 35

    Lucrare de laborator Nr.5 ............................................................. 41

    Lucrare de laborator Nr.6 ............................................................. 47

    Bibliografia .................................................................................. 50

  • 8/2/2019 Indrumar metodic PS

    4/50

    4

    Introducere

    Acest ndrumar metodic este alctuit din 6 laboratoare, care vor ajuta studenii la studiereaprincipiilor de baz de prelucrare a semnalelor digitale utiliznd pachetul de programe MATLAB 6.5.0.

    Trecnd acest curs de laboratoare studentul va cunoate: calculele matematice principale care stau labaza teoriei de prelucrare a semnalelor digitale; va utiliza, n practic, operaiile de baz, efectuate asuprasemnalelor n procesul lor de prelucrare; va studia, dup posibilitile proprii, toate funciile i

    posibilitile pachetului de programe MATLAB, care, ntr-un mod oarecare, sunt legate de prelucrareadigital semnalelor; va fi capabil s creeze programe n mediul MATLAB i s creeze m-file; s cunoascmai detaliat pachetul MATLAB i posibil va continua studierea MATLAB i aprofundarea n potenialulimens al acestuia utilizat n alte domenii.

    Acest ndrumar nu este necesar de considerat ca un manual, capabil s predea teoria prelucrriisemnalelor n mod ideal.Scopul principal este atragerea studenilor i a profesorilor spre studierea unuiaa mediu de calcul tehnic, vizualizarea i programarea matematic, cum este MATLAB. Studierea iutilizarea MATLAB, precum idetalierea n el este dorina insistenti pozitiv a autorului.

    n acest ndrumar sunt prezentate un numrdeosebit de programe, mprite pelucrri de laboratorn corespundere cu tema lucrrii. Este recomandabil, ndeosebi, introducerea, prelucrarea i analizafiecrei programe prezentaten fiecare laborator.

    De asemenea, este recomandat de studiat compartimentul HELP al pachetului MATLAB, ncepndcu toi operatorii, funciile i cuvintelespeciale ale domeniului MATLAB, reprezentate n fiecare lucrarede laborator.

    Matematicafundamentul oricrei tiine. Autorul sincer recomand tuturor, n special matematiciii programatorii, s utilizeze mediul MATLABn aplicarea domenilor sale pozitive.

  • 8/2/2019 Indrumar metodic PS

    5/50

    5

    Lucrare de laborator Nr.1Tema: Semnale digitale discrete.

    Sarcina: S nvm a generara, vizualiza i transforma diferite tipuri de secvene elementare.

    Noiuni TeoreticePrelucrarea digital a semnalelor transformarea unui semnal digital, numit semnal de intrare,ntr-

    un alt semnal, numitsemnal de ieire, i care posed anumite proprieti dorite.Uneori este necesar s seextrag principalele proprieti ale semnalelor (proprietile cheie) prin aplicarea, asupra acestora, a unoralgoritmi de prelucrare. Este posibil s se identifice proprietile sistemului discret prin analizasemnalelor de ieire la aplicarea anumitor semnale de intrare ale sistemului studiat. n acest caz, estenecesar, pentru nceput, de a ne nvaa generarea unor semnale discrete de baz n mediul MATLAB i dea efectua operaii elementare asupra lor, ceea ce determin sarcina iniial a acestei lucrri de laborator. Adoua sarcin principal va fi studierea unor comenzi de baz a mediului MATLAB i aplicarea lorspecific n problemele de prelucrare a semnalelor digitale.

    La pornirea aplicaiei MATLAB urmeaz s deschidei un nou mfile, s introducei n el textul unui

    anumit program. Dup verificarea textului de erori urmeaz pornirea programului (tastai F5), eventualsalvnd-o (Ctrl+S).

    Comenzile MATLAB utilizate:

    Operatori i simboluri speciale: . + - * / ; %

    Matrici elementare i operaiile asupra lori ones pi rand randn zeros

    Funcii elementare

    cos exp imag real

    Grafic bidimensionalaxis grid legend plot stairs stem title xlabel ylabel

    Funcii grafice de uz generalclf subplot

    Program 1_1Destinat pentru generarea i vizualizarea segenelor elementare.

    % Program P1_1

    % Generarea unei secvene de elementeclf% Generarea vectorului de la -10 pn la 20n= -10 : 20;% Generarea secveneloru=[zeros(1,10) 1 zeros(1,20)];% Afiarea secvenelor la ecranstem(n,u);xlabel('Timpul n');ylabel('Amplitudinea');title('Secvena de elemente');axis([-10 20 0 1.2]);

  • 8/2/2019 Indrumar metodic PS

    6/50

    6

    -10 -5 0 5 10 15 200

    0.2

    0.4

    0.6

    0.8

    1

    Timpul n

    Amplitudinea

    Secvena de elemente

    Program 1_2Una dintre principalele tipuri de reprezentare a semnalelor discretesecvena exponeial. Astfel de

    tip de secven poate fi generat cu ajutorul urmtorilor operatori MATLAB: .^ i exp. Programul estedestinat pentru a genera o secven de numere exponeniale definite prin numere complexe.

    % Program P1_2% Generarea secvenelor exponeniale complexeclf;c=-(1/12)+(pi/6)*i;K=2;n=0:40;x=K*exp(c*n);subplot(2,1,1);stem(n,real(x));xlabel('Timpul n');ylabel('Amplitudinea');title('Partea real');subplot(2,1,2);

    stem(n,imag(x));xlabel('Timpul n');ylabel('Amplitudinea');title('Partea imaginara');

  • 8/2/2019 Indrumar metodic PS

    7/50

    7

    0 5 10 15 20 25 30 35 40-2

    -1

    0

    1

    2

    Timpul n

    Amp

    litudinea

    Partea real

    0 5 10 15 20 25 30 35 40-1

    0

    1

    2

    Timpul n

    Amp

    litudinea

    Partea imaginara

    Program 1_3Este destinat pentru a genera o secven de numere exponeniale definite real.% Program P1_3% Generarea de secvene exponeniale reale

    clf;n=0:35;a=1.2;K=0.2;x=K*a.^n;stem(n,x);xlabel('Timpul n');ylabel('Amplitudinea');

  • 8/2/2019 Indrumar metodic PS

    8/50

    8

    0 5 10 15 20 25 30 350

    20

    40

    60

    80

    100

    120

    Timpul n

    Amplitudinea

    Program 1_4Este util o aa clas de semnale digitale, ca semnalele descrise printr-o sinusoid prezentate n

    numere reale. Aa fel de semnale sinusoidale pot fi generate n MATLAB cu ajutorul operatorilortrigonometrici sin i cos.

    % Program P1_4% Generarea secvenelor sinusoidaleclf;n=0:40;f=0.1;phase=0;A=1.5;arg=2*pi*f*n - phase;x=A*cos(arg);stem(n,x); % Concluzia secvenelor generateaxis([0 40 -2 2]);grid;title('Sinusoida');xlabel('Timpul n');ylabel('Amplitudinea');axis;

  • 8/2/2019 Indrumar metodic PS

    9/50

    9

    0 5 10 15 20 25 30 35 40-2

    -1.5

    -1

    -0.5

    0

    0.5

    1

    1.5

    2Sinusoida

    Timpul n

    Amplitudinea

    Program 1_5Un exemplu tipic de prelucrare a semnalului digital este separarea semnalului de zgomot de la

    semnalul distorsionat de zgomot. Fie s[n] semnal distorsionat de un zgomot aliatoriu d[n] i ca urmareredarea unui semnal x[n]=s[n] + d[n]. Obiectivul principal convertirea semnalului x[n] astfel, pentru aprimi y[n] care va fi maximal ct mai aproape de semnalul original s[n]. Cel mai simplu algorimt-mediu:y[n] = (x[n-1] + x[n] = x[n+1]), ceea ce execut programul de mai jos.

    % Program P1_5% ndreptarea semnalului prin mediereclf;R=51;d=0.8*(rand(R,1)-0.5); % Generarea zgomotului aleatorium=0:R-1;s=2*m.*(0.9.^m); % Generarea semnalului curatx=s+d'; % Generarea semnalului distorsionat de zgomotsubplot(2,1,1);

    plot(m,d','r-',m, s,'g--',m, x,'b-.');xlabel('Timpul n');ylabel('Amplitudinea');legend('d[n] ','s[n] ','x[n] ');x1=[0 0 x]; x2=[0 x 0]; x3=[x 0 0];y=(x1+x2+x3)/3;subplot(2,1,2);plot(m,y(2:R+1),'r-',m,s,'g--');legend('y[n] ','s[n] ');xlabel('Timpul n');ylabel('Amplitudinea');

  • 8/2/2019 Indrumar metodic PS

    10/50

    10

    0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50-5

    0

    5

    10

    Timpul n

    Amplitudinea

    d[n]

    s[n]

    x[n]

    0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 500

    2

    4

    6

    8

    Timpul n

    Amplitudinea

    y[n]

    s[n]

    Program 1_6Pentru a transmite un semnal de frecven mult mai joas pe canalul de comunicare , semnalul este

    convertit ntr-un semnal de frecen nalt prin modularea semnalului. Semnalul modulat de frecvennalt este demodulat la receptor, n urma cruia i apare semnalul de frecven joas.Aici vei studia

    funcionarea a dou tipuri de scheme de modulare: modularea de amplitudine i modularea deamplitudine n quadratur.

    n modularea de amplitudine, amplitudinea semnalului sinusoidal de frecven nalt A*cos(0 n),numit ipurttoare de semnal, semnalul variabil de frecven naltx[n], numit i semnal modulat, caregenereazsemnal de frecen nalt, numit semnal modulaty[n], care se calculeaz dup formula:

    y[n] = A x[n] cos(0 n)% Program P1_6% Generarea secvenelor modulate de aplitudineclf;n=0:150;

    m=0.8;fH=0.1;fL=0.01;xH=sin(2*pi*fH*n);xL=sin(2*pi*fL*n);y=(1+m*xL).*xH;stem(n,y);grid;xlabel('Timpul n');ylabel('Amplitudinea');

  • 8/2/2019 Indrumar metodic PS

    11/50

    11

    0 50 100 150-2

    -1.5

    -1

    -0.5

    0

    0.5

    1

    1.5

    2

    Timpul n

    Amplitudinea

    Program 1_7