Αντιστρέψιµα και µη αντιστρέψιµα συστήµατα

Σχετικά έγγραφα
2. ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ. Γενικά τι είναι σύστηµα - Ορισµός. Τρόποι σύνδεσης συστηµάτων.

2. ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ. Γενικά τι είναι σύστηµα - Ορισµός. Τρόποι σύνδεσης συστηµάτων.

Κατηγορίες των συστημάτων ανάλογα με τον αριθμό και το είδος των επιτρεπομένων εισόδων και εξόδων.

Τι είναι σήµα; Ωςσήµαορίζεταιέναφυσικόµέγεθοςτοοποίοµεταβάλλεταισεσχέσηµετοχρόνοή το χώρο ή µε οποιαδήποτε άλλη ανεξάρτητη µεταβλητή ή µεταβλητές.

Τι είναι σήμα; Παραδείγματα: Σήμα ομιλίας. Σήμα εικόνας. Σεισμικά σήματα. Ιατρικά σήματα

Σήματα και Συστήματα. Διάλεξη 3: Εισαγωγή στα Συστήματα. Δρ. Μιχάλης Παρασκευάς Επίκουρος Καθηγητής

ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΣ LAPLACE

Όταν θα έχουµε τελειώσει το Κεφάλαιο αυτό θα µπορούµε να:

HMY 220: Σήματα και Συστήματα Ι

( s ) Παραγώγιση στο χρόνο. Ολοκλήρωση στο χρόνο. Θεώρηµα αρχικής και τελικής τιµής Ο ΜΟΝΟΠΛΕΥΡΟΣ ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΣ LAPLACE. Σεραφείµ Καραµπογιάς

2. ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ. Γενικά τι είναι σύστηµα - Ορισµός. Τρόποι σύνδεσης συστηµάτων.

Σήματα και Συστήματα. Διάλεξη 5: Γραφική Μέθοδος Υπολογισμού του Συνελικτικού Ολοκληρώματος. Δρ. Μιχάλης Παρασκευάς Επίκουρος Καθηγητής

4 ο ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΣΗΜΑΤΑ & ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ

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

Παρατηρήσεις για το µετασχηµατισµό Laplace

ΣΗΜΑΤΑ ΚΑΙ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ Ι

Προηγµένες Υπηρεσίες Τηλεκπαίδευσης στο Τ.Ε.Ι. Σερρών

ΣΗΜΑΤΑ & ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ Ενότητα 3: ΣΥΝΕΛΙΞΗ

ΣΥΝ ΕΣΕΙΣ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ

Γραμμικά Χρονικά Αμετάβλητα Συστήματα. Ψ.Ε.Σ.Ε. Σ. Θεοδωρίδης 1

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

Συνέλιξη και Συστήµατα

ορίσουμε το Μετασχηματισμό Laplace (ML) και το Μονόπλευρο Μετασχηματισμό Laplace (MML) και να περιγράψουμε τις βασικές διαφορές τους.

6. ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΣ LAPLACE

Σήματα και Συστήματα. Διάλεξη 4: Μελέτη των Γραμμικών και Χρονικά Αμετάβλητων Συστημάτων. Δρ. Μιχάλης Παρασκευάς Επίκουρος Καθηγητής

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

Ο ΑΜΦΙΠΛΕΥΡΟΣ ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΣ Z

Τεχνολογικό Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Σερρών Τμήμα Πληροφορικής & Επικοινωνιών. Σήματα. και. Συστήματα

( t) όπου το * αντιστοιχεί σε συνέλιξη και. (t 2) * x 2

Τηλεπικοινωνιακά Συστήματα Ι

Μάθημα: Θεωρία Δικτύων

Εισαγωγή στις Τηλεπικοινωνίες. Δομή της παρουσίασης

ΑΝΑΠΤΥΓΜA - ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΣ FOURIER ΑΝΑΛΟΓΙΚΩΝ ΣΗΜΑΤΩΝ. Περιγράψουµε τον τρόπο ανάπτυξης σε σειρά Fourier ενός περιοδικού αναλογικού σήµατος.

HMY 429: Εισαγωγή στην Επεξεργασία Ψηφιακών

4. ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΤΟΥ ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΥ FOURIER

e jθ = cos θ j sin θ(1.2)

x(t) ax 1 (t) y(t) = 1 ax 1 (t) = (1/a)y 1(t) x(t t 0 ) y(t t 0 ) =

Ψηφιακή Επεξεργασία Σημάτων

Ζητείται να εξεταστεί η ευστάθειά του κατά BIBO. Η κρουστική απόκριση του συστήματος είναι L : =

Βέλτιστα γραµµικά χρονικά αναλλοίωτα συστήµατα Συστήµατα που ελαχιστοποιούν το µέσο-τετραγωνικό σφάλµα

Συστήματα Αυτομάτου Ελέγχου

Τυπική µορφή συστήµατος 2 ας τάξης

x(t) 2 = e 2 t = e 2t, t > 0

= t2 t T 2T 3t + 9T, για t < 3T και t 2T 2T t < 3T (Σχήµα

Πιθανότητες & Τυχαία Σήματα. Διγαλάκης Βασίλης

y(t) = x(t) + e x(2 t)

Ο ΑΜΦΙΠΛΕΥΡΟΣ ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΣ Z

ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΤΟΥ ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΥ FOURIER

Ισοδυναµία τοπολογιών βρόχων.

Ο Μετασχηματισμός Ζ. Ανάλυση συστημάτων με το μετασχηματισμό Ζ

Εξεταστική Ιανουαρίου 2007 Μάθηµα: «Σήµατα και Συστήµατα»

Συνέλιξη Κρουστική απόκριση

Χρήστος Ξενάκης. Πανεπιστήμιο Πειραιώς, Τμήμα Ψηφιακών Συστημάτων

ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΚΡΗΤΗΣ ΓΕΝΙΚΟ ΤΜΗΜΑ

7 ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΣ z

. Σήματα και Συστήματα

Τεχνολογικό Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Σερρών Τμήμα Πληροφορικής & Επικοινωνιών Σήματα και Συστήματα

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα ΣΗΜΑΤΑ & ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ

y(t) = x(t) + e x(2 t)

HMY 220: Σήματα και Συστήματα Ι

Εισαγωγή. Διάλεξη 1. Εισαγωγή Σήματα και Συστήματα Διακριτού Χρόνου. Τι είναι σήμα; Παραδείγματα

HMY 220: Σήματα και Συστήματα Ι

= 5 cos(2π500t π/2) + 9 cos(2π900t + π/3) cos(2π1400t) (9) H(f) = 4.5, αλλού

Εισαγωγή στις Τηλεπικοινωνίες. Δομή της παρουσίασης

Ευστάθεια Συστηµάτων Αυτοµάτου Ελέγχου: Αλγεβρικά κριτήρια

bx 2 (t). Για είσοδο ax 1(t) + bx 2 (t), η έξοδος είναι x(t t 0 ) και y(t t 0) = t t 0 x(t) ax 1 (t 1) + bx 2 (t 1) sin ax 1 (t)+

ΘΕΩΡΙΑ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΑΣ. Κεφάλαιο 7-8 : Συστήματα Δειγματοληψία Χρήστος Ξενάκης. Πανεπιστήμιο Πειραιώς, Τμήμα Ψηφιακών Συστημάτων

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα ΣΗΜΑΤΑ & ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ. Ενότητα 2: ΠΕΡΙ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ

ΑΝΑΠΤΥΓΜA -ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΣ FOURIER ΑΝΑΛΟΓΙΚΩΝ ΣΗΜΑΤΩΝ

11 Το ολοκλήρωµα Riemann

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

Πανεπιστήµιο Κύπρου Πολυτεχνική Σχολή

Ο μετασχηματισμός z αντιστοιχεί στην ακολουθία συνάρτηση: Xz ()

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΡΗΤΗΣ. Ψηφιακή Επεξεργασία Σημάτων. Άσκηση 3η. Στυλιανού Ιωάννης. Τμήμα Επιστήμης Υπολογιστών

y[n] ay[n 1] = x[n] + βx[n 1] (6)

Συναρτήσεις Συσχέτισης

ΘΕΩΡΙΑ ΣΗΜΑΤΩΝ & ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ. Χώρος Κατάστασης Μοντέλα Πεπερασµένων Διαφορών & Παραγώγων

Στοχαστικές Ανελίξεις (1) Αγγελική Αλεξίου

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

Σήματα και Συστήματα

Παραδείγµατα γραµµικών αναλογικών συστηµάτων µιας εισόδου µιας εξόδου

Τεχνολογικό Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Σερρών Τμήμα Πληροφορικής & Επικοινωνιών Σήματα και Συστήματα

S D. y[n] x [n] y. s D2. Microphone feedback into amplifier

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗ ΘΕΩΡΙΑ ΣΗΜΑΤΩΝ & ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ

Σήματα και Συστήματα ΙΙ

Επεξεργασία Στοχαστικών Σημάτων

( x) Η ΕΝΝΟΙΑ ΤΗΣ ΤΥΧΑΙΑΣ ΜΕΤΑΒΛΗΤΗΣ - ΠΙΘΑΝΟΤΗΤΑΣ. Βασικά αξιώµατα και ιδιότητες της πιθανότητας. Σεραφείµ Καραµπογιάς

Παράρτηµα Α. Στοιχεία θεωρίας µέτρου και ολοκλήρωσης.

ii) Να δείξετε ότι το σφαιρίδιο εκτελεί µια µη αρµονική περιοδική ταλάντωση, της οποίας να υπολογίσετε την περίοδο.

Ανάλυση Σ.Α.Ε στο χώρο κατάστασης

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

Υπολογισµός διπλών ολοκληρωµάτων µε διαδοχική ολοκλήρωση

Εισαγωγή στην Ανάλυση Συστηµάτων Αυτοµάτου Ελέγχου: Χρονική Απόκριση και Απόκριση Συχνότητας

Συστήµατα τα οποία χαρακτηρίζονται από γραµµικές εξισώσεις διαφορών µε σταθερούς συντελεστές

Μερικά πρώτα παραδείγµατα συστηµάτων διακριτού χρόνου

1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΟ MATLAB... 13

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

5 ο ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΣΗΜΑΤΑ & ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ

Υπολογίζουμε εύκολα τον αντίστροφο Μετασχηματισμό Fourier μιας συνάρτησης χωρίς να καταφεύγουμε στην εξίσωση ανάλυσης.

Επαναληπτικές Ασκήσεις για το µάθηµα Ψηφιακή Επεξεργασία Σηµάτων

Transcript:

Αντιστρέψιµα και µη αντιστρέψιµα συστήµατα Ένα σύστηµα λέγεται αντιστρέψιµο, όταν η γνώση του σήµατος εξόδου καθιστά εφικτό τον υπολογισµό του σήµατος εισόδου. x () y ( ) c x ( ) x () y() Αντίστροφο σύστηµα c x() x () y ( ) x 2 ( ) εν αντιστρέφεται x (n) y ( n) x( k ) x (n) y(n) n k Αντίστροφο σύστηµα x ( n) x ( n ) Εισαγωγή στα συστήµατα 2-2

Η διαδικασία αντιστροφής ενός συστήµατος S συνίσταται στον προσδιορισµό ενός συστήµατος S τοοποίοσυνδεόµενοσεσειράµετο S, παρέχειστηνέξοδότουτοσήµαεισόδουτου S. y () x () y () S S z ( ) x ( ) Αντίστροφο σύστηµα Μεταδιδόµενο σήµα x () Λαµβανόµενο σήµα y () Κανάλι έκτης z () x () Ο δέκτης αποτελεί τον αντιστροφέα του καναλιού. Ο σκοπός του δέκτη είναι η ανάκτηση του µεταδιδόµενου σήµατος Εισαγωγή στα συστήµατα 2-22

A Στατικά Συστήµατα ή συστήµατα χωρίς µνήµη Ένα σύστηµα χαρακτηρίζεται ως στατικό σύστηµα ή σύστηµα χωρίς µνήµη όταν για κάθε σήµα εισόδου η αντίστοιχη έξοδος για κάθε χρονική στιγµή, εξαρτάται µόνο από την τιµή της εισόδου την ίδια χρονική στιγµή. x() χωρίς µνήµη Η είσοδος και η έξοδος συστήµατος χωρίς µνήµη. υναµικά Συστήµατα ή συστήµατα µε µνήµη Σεραφείµ Καραµπογιάς y() B x() A µε µνήµη Η είσοδος και η έξοδος συστήµατος µε µνήµη. y() Εισαγωγή στα συστήµατα 2-23

Ευστάθεια Σεραφείµ Καραµπογιάς Μία από τις σηµαντικότερες έννοιες στην θεωρία συστηµάτων είναι αυτή της ευστάθειας. x() x() y() y() Στο σύστηµα το σφαιρίδιο ισορροπεί και αν εφαρµοστεί µία µικρή οριζόντια δύναµη για µικρό χρονικό διάστηµα θα µετακινηθεί λίγο και θα επανέλθει στην αρχική του θέση µετά από κάποιες ταλαντώσεις (το σύστηµα θεωρείται πραγµατικό και παρουσιάζει τριβές). Πρόκειται για ένα ευσταθές σύστηµα. Στο σύστηµα το σφαιρίδιο ισορροπεί αλλά αν µετακινηθεί λίγο λόγω µικρής και περιορισµένης διάρκειας οριζόντιας δύναµης, θα κυλίσει προς τα κάτω και δεν πρόκειται ποτέ να επανέλθει στην αρχική του θέση, κατάσταση που εκφράζει ότι το σύστηµα είναι ασταθές. Παρατηρήστε ότι η απόκριση, η κατακόρυφη θέση, θα αυξάνει µε το χρόνο χωρίς περιορισµό. x() Στο σύστηµα µία µικρή και περιορισµένης διάρκειας οριζόντια δύναµη θα µετακινήσει λίγο το σφαιρίδιο, το οποίο θα παραµείνει εκεί που θα πάει, όπου έχει την ίδια απόκριση (κατακόρυφη θέση). Η κατάσταση αυτή αδιάφορης ισορροπίας, εκφράζει την οριακή ευστάθεια. Εισαγωγή στα συστήµατα 2-24

Ευστάθεια Σεραφείµ Καραµπογιάς Ένα σύστηµα λέγετε ότι είναι ΦΕΦΕ ευσταθές (ευστάθεια Φραγµένης Εισόδου Φραγµένης Εξόδου) (Bounded Inpu Bounded Oupu (BIBO) sable) αν και µόνον αν για κάθε φραγµένη είσοδοηέξοδόςτουπαραµένειφραγµένη. Φραγµένη εισόδος M Ευσταθές σύστηµα x ( ) y ( ) M 2 ευσταθές. Φραγµένη έξοδος Φραγµένη εισόδος x ( ) M Μη ευσταθές σύστηµα µη ευσταθές. Μη φραγµένη έξοδος Εισαγωγή στα συστήµατα 2-25

ζουµε την έξοδο ενός γραµµικού χρονικά αναλλοίωτου συστήµατος, αν γνωρίζουµε α) το σήµα εισόδου του συστήµατος και x() ΓΧΑ y() Σχέση µεταξύ Εισόδου - Εξόδου συστήµατος Στην ενότητα αυτή θα διατυπώσουµε τη σχέση µε τη βοήθεια της οποίας προσδιορίβ) την απόκριση του συστήµατος (το σήµα εξόδου), όταν αυτό διεγείρεται από τη δ() δ () ΓΧΑ { δ ( )} h( ) S S { δ ( ) } Ορίζουµε ως κρουστική απόκριση του συστήµατος την έξοδο του συστήµατος όταν το σήµα εισόδου είναι η κρουστική συνάρτηση Εισαγωγή στα συστήµατα 2-26

Το ολοκλήρωµα της συνέλιξης (συγκερασµού). x() ΓΧΑ h() h () ) y() Το σήµα εξόδου του συστήµατος δίνεται από τη σχέση y () x(τ ) h ( τ ) Η σχέση αυτή είναι γνωστή ως ολοκλήρωµα της συνέλιξης, και συµβολίζεται ως y( ) h( ) x( ) Το ολοκλήρωµα της συνέλιξης γράφεται και ως y () h(τ ) x ( τ ) Εισαγωγή στα συστήµατα 2-27

h() x () y() Σεραφείµ Καραµπογιάς Παρατηρούµε ότι σε ένα ΓΧΑ σύστηµα αρκεί η γνώση µιας µόνο συνάρτησης, της h(), για να περιγραφεί πλήρως η σχέση µεταξύ του σήµατος εισόδου x() και του σήµατος εξόδου y() του συστήµατος µε τη βοήθεια του ολοκληρώµατος της συνέλιξης. y( ) h( ) x( ) x(τ ) Η πράξη η οποία συνδυάζει δύο σήµατα x() και h() για το σχηµατισµό του σήµατος y() καλείται συνέλιξη. Αντοσύστηµαείναιαιτιατότότετοσήµαεξόδουτουσυστήµατοςδίνεταιαπότην Αν το σήµα εισόδου είναι αιτιατό σήµα, τότε το σήµα εξόδου δίνεται από την y( ) h( ) x( ) x(τ ) y( ) h( ) x( ) x(τ ) h h h ( τ ) ( τ ) ( τ ) Εισαγωγή στα συστήµατα 2-28

Ένα ΓΧΑ σύστηµα είναι ΦΕΦΕ ευσταθές, αν η κρουστική του απόκριση είναι απόλυτα ολοκληρώσιµη, δηλαδή, αν h() h (ξ ) Το σήµα εισόδου είναι φραγµένο, δηλαδή είναι y ( ) x( τ ) h( τ ) dξ x () y() y() < + x(τ ) h M x ( τ ) h( τ ) M h( τ ) y ( ) M h( ξ ) dξ x(τ ) ( τ ) < τ ξ και επειδή η κρουστική του απόκριση είναι απόλυτα ολοκληρώσιµη έπεταιότικαιτοσήµα εξόδουτουσυστήµατοςείναιεπίσηςφραγµένο, οπότε το σύστηµα είναι ΦΕΦΕ ευσταθές. M 2 Εισαγωγή στα συστήµατα 2-29

Το σύστηµα το οποίο περιγράφεται από τη σχέση σήµατος εισόδου σήµατος εξόδου y () x ( τ ) αναφέρεται ως σύστηµα µέσης τιµής. Να υπολογιστεί η κρουστική απόκριση του συστήµατος. x (τ ) h() x( ) δ ( ) y ( ) h( ) h() τ h() δ ( τ ) δ (τ ) d u(τ ) u(τ ) u() u( ) d u(τ ) δ ( τ ) d τ d u( τ ) Π 2 Εισαγωγή στα συστήµατα 2-3

Το σύστηµα το οποίο περιγράφεται από τη σχέση σήµατος εισόδου σήµατος εξόδου y () x ( τ ) αναφέρεται ως σύστηµα µέσης τιµής. Να εξετάσετε, αν το σύστηµα είναι γραµµικό. Έστω y ( ) x τ ) ( και y 2 ( ) x τ ) 2 ( η απόκρισητουσυστήµατοςστογραµµικόσυνδυασµότωνδύοσηµάτων x () και x 2 () είναι y() a [ a x τ ) + β x ( τ )] ( 2 x ( τ ) + β x τ ) 2 ( y() a y ( ) + β y2 ( ) παρατηρούµε ότι η y() ισούται µε τον αντίστοιχο γραµµικό συνδυασµό των αποκρίσεων του συστήµατος στο καθένα από τα σήµατα αυτά, εποµένως το σύστηµα είναι γραµµικό. Εισαγωγή στα συστήµατα 2-3

Το σύστηµα το οποίο περιγράφεται από τη σχέση σήµατος εισόδου σήµατος εξόδου y () x ( τ ) αναφέρεται ως σύστηµα µέσης τιµής. Να εξετάσετε, αν το σύστηµα είναι χρονικά αναλλοίωτο. Έστω y () x ( τ ) ηέξοδοςτουσυστήµατοςγιασήµαεισόδου x(). Η απόκριση του συστήµατος σε χρονική ολίσθηση του σήµατος x() είναι y( ) S{ x( )} x ξ ) dξ ( τ ξ x ( τ ) ( ) y παρατηρούµε ότι χρονική ολίσθηση του σήµατος εισόδου προκαλεί αντίστοιχη χρονική ολίσθηση στο σήµα εξόδου, εποµένως το σύστηµα είναι χρονικά αναλλοίωτο Το σύστηµα είναι αιτιατό αφού η έξοδός του εξαρτάται µόνο από την παρούσα και προηγού- µενεςτιµέςτηςεισόδουτου. Εισαγωγή στα συστήµατα 2-32