Μετασχηµατισµός Ζ (z-tranform)



Σχετικά έγγραφα
ΨΗΦΙΑΚΗ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΣΗΜΑΤΟΣ. ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 ο Μετασχηματισμός Z

Περιγραφή Συστηµάτων. στο Επίπεδο z. Πόλοι και Μηδενισµοί Συνάρτησης Μεταφοράς. Νοέµβριος 2005 ΨΕΣ 1

Ψηφιακή Επεξεργασία Σημάτων

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα ΣΗΜΑΤΑ & ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ. Ενότητα : ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΣ Ζ (ΖTransform)

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 ο Μετασχηματισμός Z. ΨΗΦΙΑΚΗ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΣΗΜΑΤΟΣ - Μετασχ.-z

Ο αντίστροφος μετασχηματισμός Laplace ορίζεται από το μιγαδικό ολοκλήρωμα : + +

Προηγµένες Υπηρεσίες Τηλεκπαίδευσης στο Τ.Ε.Ι. Σερρών

Ο Μετασχηματισμός Ζ. Ανάλυση συστημάτων με το μετασχηματισμό Ζ

7 ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΣ z

HMY 220: Σήματα και Συστήματα Ι

Τεχνολογικό Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Σερρών Τμήμα Πληροφορικής & Επικοινωνιών Σήματα και Συστήματα

HMY 220: Σήματα και Συστήματα Ι

Σήματα και Συστήματα

Μετασχηµατισµός FOURIER ιακριτού χρόνου DTFT

Μετασχηµατισµός FOURIER ιακριτού Χρόνου - DTFT. Οκτώβριος 2005 ΨΕΣ 1

Όταν θα έχουµε τελειώσει το Κεφάλαιο αυτό θα µπορούµε να:

ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΣ Z. χρόνου και εξηγήσουµε έννοιες όπως περιοχή σύγκλισης, πόλος και µηδενικό.

6-Μαρτ-2009 ΗΜΥ Μετασχηματισμός z

Συστήματα Αυτόματου Ελέγχου

ΘΕΩΡΙΑ ΣΗΜΑΤΩΝ & ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ. Μετασχηµατισµός Laplace. Εµµανουήλ Ζ. Ψαράκης Πολυτεχνική Σχολή Τµήµα Μηχανικών Η/Υ & Πληροφορικής

Τεχνολογικό Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Σερρών Τμήμα Πληροφορικής & Επικοινωνιών Σήματα και Συστήματα

Ο ΑΜΦΙΠΛΕΥΡΟΣ ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΣ Z

Μετασχηµατισµός z Oρισµός Ο δίπλευρος µετασχηµατισµός z, X(z) µίας ψηφιακής ακολουθίας x(n) ορίζεται ως εξής:

ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΣ FOURIER ΔΙΑΚΡΙΤΟΥ ΧΡΟΝΟΥ

6. ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΣ LAPLACE

Τεχνολογικό Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Σερρών Τμήμα Πληροφορικής & Επικοινωνιών Σήματα και Συστήματα

() min. xt δεν έχει μετασχηματισμό LAPLACE () () () Αν Λ= το σήμα ( ) Αν Λ, έστω σ. Το σύνολο μιγαδικών αριθμών. s Q το ολοκλήρωμα (1) υπάρχει.

Σήματα και Συστήματα. Διάλεξη 13: Μελέτη ΓΧΑ Συστημάτων με τον Μετασχηματισμό Laplace. Δρ. Μιχάλης Παρασκευάς Επίκουρος Καθηγητής

ΘΕΩΡΙΑ ΣΗΜΑΤΩΝ & ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ. Μετασχηµατισµός-Z. Εµµανουήλ Ζ. Ψαράκης Πολυτεχνική Σχολή Τµήµα Μηχανικών Η/Υ & Πληροφορικής

Κυκλώματα, Σήματα και Συστήματα

4. ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΤΟΥ ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΥ FOURIER

Ο ΑΜΦΙΠΛΕΥΡΟΣ ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΣ Z

Παράδειγμα 14.2 Να βρεθεί ο μετασχηματισμός Laplace των συναρτήσεων

~ 1 ~ ΜΙΓΑΔΙΚΟΣ ΛΟΓΙΣΜΟΣ & ΟΛΟΚΛΗΡΩΤΙΚΟΙ ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΙ ΕΞΕΤΑΣΤΙΚΗ ΠΕΡΙΟΔΟΣ ΙΑΝΟΥΑΡΙΟΥ 2013 ΛΥΣΕΙΣ ΤΩΝ ΘΕΜΑΤΩΝ

5. Σειρές Taylor και Laurent. Ολοκληρωτικά υπόλοιπα και εφαρµογές.

Κεφάλαιο 5 Μετασχηματισμός z και Συνάρτηση μεταφοράς

Σήματα και Συστήματα ΙΙ

Ψηφιακή Επεξεργασία Σημάτων

DFT ιακριτός µετ/σµός Fourier Discrete Fourier Transform

Εξεταστική Ιανουαρίου 2007 Μάθηµα: «Σήµατα και Συστήµατα»

Μετασχηματισμός Z. Κυριακίδης Ιωάννης 2011

3. Δίνεται ψηφιακό σύστημα που περιγράφεται από τη σχέση. y[n] = x[n]-2x[n-1] y[n] = x[n]-2x[1-n]

Σήματα και Συστήματα. Διάλεξη 11: Μετασχηματισμός Laplace. Δρ. Μιχάλης Παρασκευάς Επίκουρος Καθηγητής

Παράδειγµα Θεωρείστε το σύστηµα: αυτοκίνητο επάνω σε επίπεδη επιφάνεια κάτω από την επίδραση δύναµης x( t ) : v(t)

HMY 429: Εισαγωγή στην Επεξεργασία Ψηφιακών. στο χώρο της συχνότητας

HMY 429: Εισαγωγή στην Επεξεργασία Ψηφιακών Σημάτων. Διάλεξη 20: Διακριτός Μετασχηματισμός Fourier (Discrete Fourier Transform DFT)

Ο μετασχηματισμός z αντιστοιχεί στην ακολουθία συνάρτηση: Xz ()

v y = 12x 2 y + 4y v(x, y) = 6x 2 y 2 + y 4 + y + c(x). f(z) = u(z, 0) + iv(z, 0) = z + i(z 4 + c), f(z) = iz 4 + z i.

Α. Αιτιολογήστε αν είναι γραμμικά ή όχι και χρονικά αμετάβλητα ή όχι.

ΣΤΗΑ ΨΕΣ /4/2013 2:12 πµ

Kεφάλαιο 5. µετασχηµατισµού Laplace.

1. Τριγωνοµετρικές ταυτότητες.

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα ΣΗΜΑΤΑ & ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ

ΘΕΩΡΙΑ ΣΗΜΑΤΩΝ & ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ. Μετασχηµατισµός Laplace. Εµµανουήλ Ζ. Ψαράκης Πολυτεχνική Σχολή Τµήµα Μηχανικών Η/Υ & Πληροφορικής

(CLR, κεφάλαιο 32) Στην ενότητα αυτή θα µελετηθούν τα εξής θέµατα: Παραστάσεις πολυωνύµων Πολυωνυµική Παρεµβολή ιακριτός Μετασχηµατισµός Fourier

z έχει µετασχ-z : X(z)= 2z 2

Σηµειώσεις. Eφαρµοσµένα Μαθηµατικά Ι. Nικόλαος Aτρέας

ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΣ FOURIER ΑΝΑΛΥΣΗ FOURIER ΔΙΑΚΡΙΤΩΝ ΣΗΜΑΤΩΝ ΚΑΙ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ. DTFT και Περιοδική/Κυκλική Συνέλιξη

ΛΥΣΕΙΣ ΑΣΚΗΣΕΩΝ ΕΞΕΤΑΣΤΙΚΗΣ ΠΕΡΙΟ ΟΥ ΙΟΥΝΙΟΥ 2004., η οποία όµως µπορεί να γραφεί µε την παρακάτω µορφή: 1 e

Τεχνολογικό Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Σερρών Τμήμα Πληροφορικής & Επικοινωνιών Σήματα και Συστήματα

Κλασσική Θεωρία Ελέγχου

[ ], σχηµατίζουµε το άθροισµα. Το άθροισµα αυτό είναι µια δυαδική πράξη η οποία αντιστοιχεί στις ακολουθίες f [ 1

ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΣ LAPLACE

1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΟ MATLAB... 13

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΡΗΤΗΣ Τµήµα Επιστήµης Υπολογιστών

x[n] = e u[n 1] 4 x[n] = u[n 1] 4 X(z) = z 1 H(z) = (1 0.5z 1 )(1 + 4z 2 ) z 2 (βʹ) H(z) = H min (z)h lin (z) 4 z 1 1 z 1 (z 1 4 )(z 1) (1)

20 ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΣ FOURIER

Ψηφιακή Επεξεργασία Σημάτων

ΜΙΓΑ ΙΚΟΣ ΛΟΓΙΣΜΟΣ ΚΑΙ ΟΛΟΚΛ. ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΙ ΓΡΑΠΤΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ ΣΕΠΤΕΜΒΡΙΟΥ 2010 ΛΥΣΕΙΣ ΤΩΝ ΘΕΜΑΤΩΝ

Συνεπώς, η συνάρτηση µεταφοράς δεν µπορεί να οριστεί για z=0 ενώ µηδενίζεται όταν z=1. Εύκολα προκύπτει το διάγραµµα πόλων-µηδενικών ως εξής:

Kεφάλαιο 5. µετασχηµατισµού Laplace.

4. ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΤΟΥ ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΥ FOURIER

Σήματα και Συστήματα. Διάλεξη 9: Μελέτη ΓΧΑ Συστημάτων με τον Μετασχηματισμό Fourier. Δρ. Μιχάλης Παρασκευάς Επίκουρος Καθηγητής

Kεφάλαιο 5 DFT- FFT ΔΙΑΚΡΙΤΟΣ ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΣ FOURIER DISCRETE FOURIER TRANSFORM 1/ 80. ΨΗΦΙΑΚΗ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΣΗΜΑΤΟΣ DFT-FFT Σ.

Ψηφιακή Επεξεργασία Σημάτων

Γράφημα της συνάρτησης = (δηλ. της περιττής περιοδικής επέκτασης της f = f( x), 0 x p στο R )

Μετασχηµατισµοί Laplace, Αναλογικά Συστήµατα, ιαφορικές Εξισώσεις

e 5t (sin 5t)u(t)e st dt e st dt e 5t e j5t e st dt s j5 j10 (s + 5 j5)(s j5)

x[n]z n = ) nu[n]z n z 1) n z 1 (5) ( 1 z(2z 1 1]z n +

ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΙΙΙ ΒΑΣΙΚΟΙ ΤΥΠΟΙ ΣΤΗ ΜΙΓΑ ΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ. Τύπος de Moivre Έστω ένας µιγαδικός αριθµός: Τότε. Ν-οστή ρίζα µιγαδικού

Κλασσική Θεωρία Ελέγχου

Αντίστροφος Μετασχηματισμός Ζ. Υλοποίηση συστημάτων Διακριτού Χρόνου. Σχεδίαση φίλτρων

ΗΥ215 - Εφαρμοσμένα Μαθηματικά για Μηχανικούς

ΘΕΩΡΙΑ ΣΗΜΑΤΩΝ & ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ Περιγραφή Σηµάτων Συνεχούς Χρόνου Συνάρτηση δέλτα Κατανοµές

Σ. Φωτόπουλος -1- ΨΕΣ- AΣΚΗΣΕΙΣ-ΛΥΣΕΙΣ- Κεφάλαιο 2 ο

y[n] ay[n 1] = x[n] + βx[n 1] (6)

Ζητείται να µελετηθεί το εν λόγω σύστηµα µε είσοδο βηµατική συνάρτηση δηλαδή () =(). (3)

ΨΗΦΙΑΚΗ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΣΗΜΑΤΩΝ Κυκλική Συνέλιξη. Εµµανουήλ Ζ. Ψαράκης Πολυτεχνική Σχολή Τµήµα Μηχανικών Η/Υ & Πληροφορικής

Ανάλυση ΓΧΑ Συστημάτων

Σήματα και Συστήματα. Διάλεξη 8: Ιδιότητες του Μετασχηματισμού Fourier. Δρ. Μιχάλης Παρασκευάς Επίκουρος Καθηγητής

HMY 220: Σήματα και Συστήματα Ι

Εισαγωγή στις Τηλεπικοινωνίες. Δομή της παρουσίασης

w = f(z) = z + i C(0,4) 2πi z 2 (z 2) 3 dz = 1 8. f(z) = (z 2 + 1)(z + i). e z 1 e z 1 = 3 cos 2θ

Διάλεξη 2. Συστήματα Εξισώσεων Διαφορών ΔιακριτάΣήματαστοΧώροτης Συχνότητας

HMY 220: Σήματα και Συστήματα Ι

Θέματα Εξετάσεων Ιουνίου 2003 στο μάθημα Σήματα και Συστήματα και Λύσεις

x(t) = 4 cos(2π600t π/3) + 2 sin(2π900t + π/4) + sin(2π1200t) (1) w(t) = y(t)z(t) = 2δ(t + 1) (2) (2 sin(2π900t + π/4) t= 1 + sin(2π1200t) )

X(e jω ) = x[n]e jωn (1) x[n] = 1. T s

20-Φεβ-2009 ΗΜΥ Διακριτός Μετασχηματισμός Fourier

f(z) 1 + z a lim f (n) (0) n! = 1

Transcript:

Μετασχηµατισµός Ζ (-traform) Εργαλείο ανάλυσης σηµάτων και συστηµάτων διακριτού χρόνου ιεργασία ανάλογη του Μετ/σµού Laplace Απόκριση συχνότητας Εφαρµογές επίλυση γραµµικών εξισώσεων διαφορών µε σταθερούς συντελεστές υπολογισµός της απόκρισης γραµµικών και χρονικά αµετάβλητων συστηµάτων γραµµικά φίλτρα Οκτώβριος 2005 ΨΕΣ

Ορισµός Ο Μετασχηµατισµός Ζ µιας ακολουθίας x() διακριτού χρόνου ορίζεται από την σχέση: X ( ) x( ) Η µιγαδική µεταβλητή ονοµάζεται Μιγαδική συχνότητα e jω Οκτώβριος 2005 ΨΕΣ 2

Αντίστροφος Μετασχηµατισµός Ζ x() Z [X()] 2πj C X() d C είναι ένας κλειστός δρόµος που περικλείει την αρχή των αξόνων του µιγαδικού επιπέδου και βρίσκεται µέσα στη περιοχή σύγκλισης Οκτώβριος 2005 ΨΕΣ 3

( jω ) ( ) X e Αναγκαιότητα Η ύπαρξη DTFT µιας ακολουθίας x() προϋποθέτει να είναι απολύτως συγκλίνουσα. jω x e x( ) Q < π.χ. η u() δεν έχει DTFT Η γενίκευση του DTFT µε αντικατάσταση του όρου e jω e r jω jω X ( ) x( ) Οδηγεί στο -trasform που συγκλίνει ανάλογα µε το µέτρο της µιγαδικής µεταβλητής Οκτώβριος 2005 ΨΕΣ 4 e

Παράδειγµα Να υπολογιστεί ο Μετασχηµατισµός Ζ της ακολουθίας Από τον ορισµό του µετ/µού Ζ θα έχουµε x ( ), 0.8, 0.64,... X ( ) x( ) Οκτώβριος 2005 ΨΕΣ 5 0 2 ( ) + 0.8 + 0.64 +... X 2 ( ) (0.8 ) (0.8 )... X + + + X( ) 0.8 Note: 0.8 - <

Μιγαδικό επίπεδο -To πεδίο ορισµού της Χ() Im() επίπεδο- Re() e jω µοναδιαίος κύκλος Οκτώβριος 2005 ΨΕΣ 6

Περιοχή Σύγκλισης regio of covergece (ROC) Το σύνολο των τιµών του που ο Χ() υπάρχει ονοµάζεται περιοχή σύγκλισης Kαθορίζεται από δύο θετικούς αριθµούς R x+ και R x- : R x- < <R x+ Im() ROC R x+ Η µορφή του ROC είναι πάντα ένας ανοιχτός ή κλειστός δακτύλιος Re() R x - Το επίπεδο, και ένα γενικό ROC Οκτώβριος 2005 ΨΕΣ 7

Παράδειγµα Υπολογισµός -µετ/σµού της u() X( ) x( ) 0 0 2 + + +... + π.χ. Εάν επιλέξουµε από το επίπεδο την τιµή 2 έχουµε ότιησειρά Χ(2)+2 - +2-2 +2-3 +... Χ() 2 δηλ. συγκλίνει γιατί η τιµή 2 ROC < > εάν Εποµένως η Περιοχή Σύγκλισης (ROC) βρίσκεται έξω από ένα κύκλο ακτίνας Οκτώβριος 2005 ΨΕΣ 8 2 2 2

Οκτώβριος 2005 ΨΕΣ 9 -trasform για ακολουθίες θετικού και αρνητικού χρόνου x () a u() για >0 a a, a a... a a a ) ( ) ( 2 2 0 > < + + + x X a ROC

Οκτώβριος 2005 ΨΕΣ 0 x 2 () - b u(--) για χρόνους ( -) 0 2 2 ) ( ) ( ) ( m m m m m b b b b x X b b b b b < < + + + b, ] [...] [ 2 ROC b

x ()a u() για >0 X( ) a για a< < x 2 () -b u(--) για χρόνους ( -) X 2 ( ) Οκτώβριος 2005 ΨΕΣ b για 0< <b Το συµπέρασµα απότηµελέτη των δύο παραπάνω ακολουθιών είναι ότι ενώ για ab, οι µετασχ., είναι ίδιοι: Χ ()X 2 (), oι αντίστοιχες ακολουθίες x () και x 2 () είναι διαφορετικές. Αντίθετα, τα δύο ROC διαφέρουν

. ύο διαφορετικά σήµατα µπορεί να έχουν ίδιο -µετ/σµό 2. H ROC είναι αναγκαία πληροφορία. Οκτώβριος 2005 ΨΕΣ 2

Οκτώβριος 2005 ΨΕΣ 3 Παράδειγµα Έστω το σήµα x()α u()-b u(--) έχουµε : 2 :, :, ) ( 0 b a b a b ROC b a ROC a b a X < < + < + >

Πόλοι-µηδενισµοί ιδιότητες του ROC Οι ρίζες του παρονοµαστού και οι ρίζες του αριθµητού µίας συνάρτησης Χ() ονοµάζονται αντίστοιχα πόλοι και µηδενισµοί της Χ() Ισχύει ότι το ROC δεν µπορεί να περικλείει ένα πόλο της Χ() Tο ROC είναι µία συνεκτική περιοχή δηλ. δεν µπορεί να αποτελείται από σύνολο επί µέρους τµηµάτων. Οκτώβριος 2005 ΨΕΣ 4

Πίνακας Μετασχηµατισµών Ζ και περιοχών σύγκλισης δ ( ) u ( ) > a u ( ) a > a u ( ) 2 ( ) > a u( ) < b u( ) b < b - a a u( ) - 2 ( a ) > a Οκτώβριος 2005 ΨΕΣ 5

Οκτώβριος 2005 ΨΕΣ 6

http://poseido.csd.auth.gr/gr/ http://pigeo.csd.auth.gr:667/ Moday 3 Oct. Οκτώβριος 2005 ΨΕΣ 7

Αντίστροφος µετασχηµατισµός Ζ x() Z [X()] 2πj C X() d Οκτώβριος 2005 ΨΕΣ 8

Αντίστροφος µετασχηµατισµός Μέθοδος Ολοκληρωτικών υπολοίπων Όπου: Για µια ακολουθία x() βάσει του θεωρήµατος των ολοκληρωτικών υπολοίπων του Cauchy έχουµε: x() Re p και Re p s[ i s[ i Z 2πj { } X() X() d X ( )] X ( )] C ( m )! lim [( p i για για lim p p i πόλους X ( )] πόλους res[x() ης Οκτώβριος 2005 ΨΕΣ 9 i ) d d m m [ X ( )( m p ] τάξεως τάξεως i ) m ]

H ( ) 2 Παράδειγµα ( )( 0.5) 2 2 h [ ] Res ( )( 0.5) p p 0.5 h() H() Z H ( ) h() + + Res 2 ( )( 0.5) 0.5 + + 0.5 Re s 0.5 0.5 ( )( 0.5) h [ ] 2 0.5 p, p 2 0.5 p m Οκτώβριος 2005 ΨΕΣ 20

Αντίστροφος µετασχηµατισµός Μέθοδος ανάπτυξης σε δυναµοσειρά Εκτελούµε την διαίρεση (log divisio) Παράδειγµα : Να βρεθεί ο αντίστροφος µετασχηµατισµός Ζ της ( ) X +.2 +.2 2 3 ( ) ( ) ( ) [ +.2 +.2 +.2 +...].2.44.728... 2 3 4 + + ( ) X +.2 Αρα x()0,, -.2,.44, -.728... Οκτώβριος 2005 ΨΕΣ 2

Αντίστροφος µετασχηµατισµός Μέθοδος ανάπτυξης σε µερικά κλάσµατα Η µέθοδος αυτή αποτελεί την πιο διαδεδοµένη και βασίζεται στην µετατροπή της Χ() σε απλά κλάσµατα. M Εάν η Χ() έχει την µορφή : ( ) X b + b +... + b o + + + a... a ηανάπτυξησε µερικά κλάσµατα υλοποιείται µε ταεξήςβήµατα. b% + + b% +... + b% Εκφράζουµε τηνχ() ως εξής X ( ) + N + a +... + a Εκτελούµε ανάπτυξη σε µερικά κλάσµατα στο πρώτο µέρος του Χ() και λαµβάνουµε: R + P N MN k ( ) X k k k 0 M N N N M N o N k Ck N k 0 C k k Και τελικά N k R M N k Z + C kδ( k) p k k 0 Οκτώβριος 2005 ΨΕΣ 22

Αντίστροφος µετασχηµατισµός Μέθοδος ανάπτυξης σε µερικά κλάσµατα Παράδειγµα Να βρεθεί η x() όταν ( ) 2 X 3 4 + X( ) 3 2 4 4 2 3 + + 3 3 3 3 3 2 2 ( ) 3 3 Πόλοι:, 3 x x /3 Οκτώβριος 2005 ΨΕΣ 23

x( ) a u( ), > 0 X ( ), a < < a x( ) a u( ), X ( ), < a a X( ) 2 2 3 Εάν : Εάν : Εάν : 2 2 3 < x( ) u( ) u( ) < < x( ) u( ) u( ) 3 2 2 3 < x( ) u( ) + u( ) 2 2 3 3 Οκτώβριος 2005 ΨΕΣ 24

( ) X ( ) Αντίστροφος µετασχηµατισµός Μέθοδος ανάπτυξης σε µερικά κλάσµατα- Παράδειγµα2 ( ) ( 2) A B C X ( ) + + 2 A B C 4 4 [ 2 ] 2 0.5 + + X ( ) x [ ] δ[ ] + u [ ] 2 0.5 u [ ] Tabulated -trasforms Οκτώβριος 2005 ΨΕΣ 25

Αντίστροφος µετασχηµατισµός Μέθοδος ανάπτυξης σε µερικά κλάσµατα- Παράδειγµα3 ιπλός πόλος () 2 ( 0.9 ) ( + 0.9 ) : >0.9 X X() 0.25 0.9 0.5 + ( 0.9 0.25 + + 0.9 2 ) 0.25 0.9 + 0.5 0.9( 0.9 0.9 ) 2 + + 0.25 0.9 h()0.25 0.9 u()+5/9 (+) 0.9 + u(+) +0.25 (-0.9) u() Οκτώβριος 2005 ΨΕΣ 26

Αντίστροφος µετασχηµατισµός από την εξίσωση διαφορών- Παράδειγµα ( ) ( ) Θεωρώντας ότι H h αντιστοιχεί σε ένα σύστηµα, η κρουστική απόκριση του συστήµατος θα µας δίνει την h(). Παράδειγµα Οκτώβριος 2005 ΨΕΣ 27

( ) H ( ) ( ) Y ( )( 2) X Έχουµε : ( ) H ( )( 2 ) ( ) ( )( 2 ) ( ) ( ) 2 3 2 3 + ( ) ( ) ( ) Y X Y X Y X 2 3 Y( ) 2 3 + X ( ) από την οποία προκύπτει : 2y( ) 3y( ) y( 2) x( 3) για x( ) δ ( ) 2h( ) 3h( ) + h( 2) δ ( 3) h( 0) 0 h( ) 0 + h( 2) 0 h( 3) 2 h 4.5h 3 0.5h 2 0.75 ( ) ( ) ( ) Οκτώβριος 2005 ΨΕΣ 28

Ιδιότητες Μετασχηµατισµού Ζ Γραµµικότητα Αν η x() έχει µετασχηµατισµό τονx() και η y() έχει µετασχηµατισµό τονy() µε περιοχές σύγκλισης R και R αντίστοιχα τότε : x ( ) + ( ) Z ( ) + ( ) ax by ax by y Οκτώβριος 2005 ΨΕΣ 29

Οκτώβριος 2005 ΨΕΣ 30 Kαθυστέρηση -µετατόπιση στο χρόνο Αν η x() έχει µετασχηµατισµό τον X() τότε : ( ) ( ) m x m X 0 ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( 0 0 0 X X δ δ δ δ Παράδειγµα:

Ιδιότητες Μετασχηµατισµού (συνέχεια) Συµπεριφορά για Αν η x() έχει µετασχηµατισµό τον X() lim ( ) lim X( ) x Παράδειγµα To σύστηµα H( ) 0.8 Στην σταθερή κατάσταση έχει είσοδο την u(). ( ) έχουµε: lim y( ) lim H ( ) lim 5 0.8 0.8 Οκτώβριος 2005 ΨΕΣ 3

Ιδιότητες Μετασχηµατισµού (συνέχεια) Θεώρηµα συνέλιξης Εάν x [ ] X ( ) και τότε : x [ ] X ( ) 2 2 [ ]* [ ] ( ) ( ) x x X X 2 2 [ ] 2 3 0 0 0 0... [ ] 2 0 0 0 0 0 0... και [ ] [ ]* [ ] x h y x h Παράδειγµα [ ] y 2 3 3 3 6 0 0 0... ( ) 2 3 ( ) ( ) ( ) 2 3 2 3 3 3 6 4 6 y [ ] X + και H 2 + 2 3 4 2 X H + + + 2 3 3 3 6 0 0 0... δηλαδή όπως και προηγουµένως Οκτώβριος 2005 ΨΕΣ 32

Άλλες ιδιότητες Μετασχηµατισµού Ζ (συνέχεια) Αντιστροφή στο χρόνο Αν x() X() Τότε x(-) Χ( - ) Παράγωγος Αν X() είναι ο µετασχηµατισµός µιας ακολουθίας x(), τότε ο µετασχηµατισµός της x() ισούται µε : ( ) x Z ( ) dx d Οκτώβριος 2005 ΨΕΣ 33

Οκτώβριος 2005 ΨΕΣ 34

au ( ) Z Παράδειγµα Να υπολογιστεί ο µετ/σµός της > a εποµένως θα είναι και x a u ( ) ( ) Z u( ) > a a a χρησιµοποιώντας την ιδιότητα της αντιστροφής στο χρόνο Z au( ) < a a Και τελικά µε την ιδιότητα της παραγώγου προκύπτει ότι x a u ( ) ( ) Οκτώβριος 2005 ΨΕΣ 35 a d a < a 2 d a a ( )

Ιδιότητες Μετασχηµατισµού Μετασχηµατισµός του επιπέδου s στο επίπεδο (Laplace ) X() 0 x() είναι ο µετασχηµατισµός του ψηφιακού σήµατος x() Το σήµα x() παριστάνεται σαν σήµα συνεχούς χρόνου x sampled (t) x( T ) δ ( t T ) k 0 k 0 x( k) δ ( k) και έχει µετασχηµατισµό Laplace X s (s) k 0 x( T ) e Ts Mε σύγκριση των παραπάνω : e Ts Οκτώβριος 2005 ΨΕΣ 36

e Ts επειδή sd+jω e Td και ΩΤ εάν d0 δηλ. οάξοναςjω του επιπέδου s απεικονίζεται στο µοναδιαίο κύκλο του επιπέδου. εάν d<0 < δηλ. το αριστερό ηµιεπίπεδο του επιπέδου s απεικονίζεται στο εσωτερικό του µοναδιαίου κύκλου του επιπέδου. jω επίπεδο-s Im() επίπεδο- d Re() µοναδιαίος κύκλος Οκτώβριος 2005 ΨΕΣ 37

Σχέση µετασχηµατισµού- και Fourier Μετασχηµατισµός DTFT Μετασχηµατισµός - ( jω ) ( ) X e x e X ( ) x( ) - 0 jω Αν µια δυναµοσειρά x() έχει µετασχηµατισµό- τον X() και µετασχηµατισµό Fourier (DTFT) τον X(e jω ) τότε : X(e jω ) X() e Aπό τη σχέση αυτή υπολογίζεται η απόκριση συχνότητας (µετασχηµατισµός Fourier - DTFT) jω Οκτώβριος 2005 ΨΕΣ 38

O -µετασχ/µός στη µελέτη LTI- συστηµάτων -H συνέλιξη στο χρόνο µετατρέπεται σε πολλαπλασιασµό στο χώρο της µιγαδικής µεταβλητής -Ανάλογα προς την απόκριση συχνότητας ορίζεται η συνάρτηση µεταφοράς ενός συστήµατος Οκτώβριος 2005 ΨΕΣ 39

Remider: απόκριση συχνότητας Οκτώβριος 2005 ΨΕΣ 40

Defiitio: συνάρτηση µεταφοράς H() Z{h()} Οκτώβριος 2005 ΨΕΣ 4 h()

Υπολογισµός της απόκρισης συχνότητας από τον µετασχηµατισµό - Παράδειγµα ίνεται η H() + 0.707. Να βρεθεί η H(e jω ) για π ω 4 jω jω e + H(e ) jω e 0.707 + συνω + jηµω συνω + jηµω 0.707 + συν 45 + jηµ45 συν 45 + jηµ45 0.707 + 0.707 + j0.707 0.707 + j0.707 0.707 µηδενισµός e jπ/4 πόλος 2.63e j67.5 o Οκτώβριος 2005 ΨΕΣ 42

Γεωµετρικός υπολογισµός Απόκρισης συχνότητας (DTFT) Παράδειγµα H() + 0.8 0.8 H(ω) e e jω jω 0.8 + 0.8 Επίπεδο e jω Η ω ωπ ω0 π 2π 3π ω Οκτώβριος 2005 ΨΕΣ 43

Απόκριση Συχνότητας (συνέχεια) Υπολογισµός του X(e jω ) Χ(e jω ) 2 Χ(e jω )Χ * (e jω ) Χ(e jω )Χ (e jω ) X()X( ) e jω Η ιδιότητα αυτή διευκολύνει πολύ τον υπολογισµό της απόκρισης πλάτους, που ακολουθεί στο επόµενο παράδειγµα. Οκτώβριος 2005 ΨΕΣ 44

Απόκριση Συχνότητας - Παράδειγµα Να υπολογιστεί η απόκριση του ( ) H 2 2 + 0.9+ 0.8 Βήµα ο : H()H( ) 2 2 + 0.9 + 0.8 2 2 0.9 + + 0.8 Βήµα 2 ο : υπολογίζουµε για ω ( ) H e j e ω + + 2 0.8 +.629 + + 2.466 2 2 2 j 2 2 ( ) ( ) 2+ 2συν 2ω 0.8 2 2 3.258συνω + 2.466 ( συν ω) Οκτώβριος 2005 ΨΕΣ 45