Для авторов
Найти
Результаты поиска
Найдено результатов: 15.
-
МЕТОДИКА И АЛГОРИТМ СИНТЕЗА УПРАВЛЯЕМЫХ ЦИФРОВЫХ ФИЛЬТРОВ ЧЕБЫШЕВА I РОДА НИЖНИХ ЧАСТОТ НА БАЗЕ МЕТОДА БИЛИНЕЙНОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ
И.И. Турулин , Ш.М. Аль-Карави Хуссейн2022-11-01Аннотация ▼Приводятся методика синтеза управляемых цифровых рекурсивных фильтров ниж-
них частот Чебышева I рода с бесконечной импульсной характеристикой. Амплитудно-
частотная характеристика таких фильтров имеет пульсации в полосе пропускания и яв-
ляется максимально плоской в полосе заграждения. Под управляемостью понимается яв-
ная зависимость коэффициентов фильтра от частоты среза. Методика основана на би-
линейном преобразовании передаточной функции аналогового фильтра-прототипа нижних
частот и частотном преобразовании амплитудно-частотных характеристик полученного
цифрового фильтра. Основная идея методики состоит в том, что для аналогового фильт-
ра-прототипа с частотой среза 1 рад/с параметры передаточной функции биквадратных
или билинейных звеньев, имеющие размерность частоты, будут численно равны поправоч-
ным коэффициентам для аналогичных параметров управляемого фильтра с произвольной
частотой среза. В качестве примера рассмотрен синтез цифрового фильтра Чебышева I
рода V порядка. В данной статье передаточная функция фильтра произвольного порядка
представляется в виде каскадного соединения звеньев II порядка, если фильтр чётного
порядка. В случае нечетного порядка больше единицы добавляется одно каскадно вкл ю-
ченное звено I порядка. Несмотря на относительную простоту частотного преобразо-
вания, при практическом использовании его для цифровых фильтров, синтезированных с
помощью систем автоматизированного проектирования цифровых фильтров (или с по-
мощью справочников, содержащих рассчитанные фильтры-прототипы нижних частот
для различных аппроксимаций амплитудно-частотной характеристики идеального
фильтра нижних частот) возникает ряд нетривиальных специфических моментов, з а-
трудняющих инженерное использование такого способа синтеза управляемых цифровых
фильтров. Поэтому кроме методики разработан пошаговый алгоритм, позволяющий
синтезировать фильтр без знания этих моментов. Алгоритм реализован в среде
Mathcad, в качестве примера рассчитан цифровой рекурсивный фильтр Чебышева I рода
V порядка. В примере приводятся рассчитанные коэффициенты цифрового управляемого
фильтра нижних частот, явно зависящие от частоты среза, амплитудно-частотные
характеристики этого фильтра и его низкочастотного прототипа, преобразованного в
фильтр с такой же частотой среза, амплитудно-частотные характеристики приведены в
одних координатах. Благодаря хорошей формализации алгоритма последний пригоден для
реализации систем автоматизированного проектирования управляемых цифровых фильт-
ров нижних частот Чебышева I рода. -
АНАЛИЗ УПРАВЛЯЕМОСТИ НЕКОТОРЫХ ЦИФРОВЫХ ФИЛЬТРОВ С КОНЕЧНОЙ ИМПУЛЬСНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКОЙ
Д.А. Гужва , К.О. Север , А. А. Морозов2021-08-11Аннотация ▼Рассмотрены фильтры с конечной импульсной характеристикой и банки фильтров. Рас-
смотрено использование данных фильтров для слуховых аппаратов. Рассмотрены способы
компенсации потери слуха и способы повышения громкости с помощью широкополосного уси-
ления. Приведена схема метода цифровой обработки сигналов с использованием банка фильт-
ров, а также методика синтеза интерполяционных фильтров с малой вычислительной слож-
ностью. Также рассмотрено применение системы MATLAB для синтеза узкополосных нерекур-
сивных КИХ-фильтров, их процедура проектирования, методика и примеры. Фильтры с конеч-
ной импульсной характеристикой (КИХ) и банки фильтров обладают определенными свойст-
вами, которые гарантируют стабильность. Поэтому они популярны во многих приложениях,
таких как системы связи, обработка аудиосигналов, биомедицинские инструменты и так да-
лее. К сожалению, из-за большей длины волны стоимость реализации КИХ-фильтра обычно
выше, чем фильтр с бесконечной импульсной характеристикой (БИХ), отвечающий тем же
требованиям. Хорошо известно, что длина КИХ-фильтра обратно пропорциональна его пере-
ходной полосе пропускания. Поэтому недостаток становится острым, когда данный фильтр
имеет узкую полосу перехода. Основная цель - рассмотреть эффективные с вычислительной
точки зрения методы проектирования КИХ-фильтров и банков фильтров. Метод маскирова-
ния (FRM) приводит к значительной экономии количества множителей. Затем рассматрива-
ется 16-полосный блок цифровых КИХ-фильтров с неравномерным разнесением и низкой груп-
повой задержкой. Общая задержка значительно снижена в результате новой структуры
фильтра, которая снижает коэффициент интерполяции для фильтров-прототипов. Маски-
рующий фильтр может быть фильтром с интерполированной конечной импульсной характе-
ристикой (ИКИХ), который способствует снижению сложности. -
АНАЛИЗ УСТОЙЧИВОСТИ И ОСОБЕННОСТЕЙ ПРАКТИЧЕСКОЙ РЕАЛИЗАЦИИ ФИЛЬТРОВ ХОГЕНАУЭРА КАК РЕКУРСИВНЫХ ЦИФРОВЫХ ФИЛЬТРОВ С КОНЕЧНОЙ ИМПУЛЬСНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКОЙ
И.Е. Моисеенко , С. П. Тарасов , И.И. Турулин37-462025-10-01Аннотация ▼Рассматриваются вопросы устойчивости каскадных интегратор-гребенчатых (CIC – cascade integrator-comb) фильтров, используемых в цифровой обработке сигналов, в том числе для децимации и интерполяции. Проведен краткий обзор современных публикаций, касающихся архитектурной оптимизации CIC-фильтров. Основное внимание уделено повышению устойчивости фильтров к переполнению разрядной сетки, анализу их устойчивости и методу синтеза рекурсивных
КИХ-фильтров (фильтров с конечной импульсной характеристикой). Для лучшего понимания природы устойчивости CIC-фильтров в работе приведены математические выкладки, иллюстрирующие особенности накопления постоянной составляющей при различных конфигурациях блоков. Предложено изменение структуры CIC-фильтра, заключающееся в перестановке блоков интегратора и гребенчатого фильтра. Доказано, что такое изменение предотвращает накопление постоянной составляющей сигнала в интеграторах и, следовательно, исключает переполнение разрядной сетки вследствие накопления постоянной составляющей в интеграторе. Этот подход базируется на свойстве линейных фильтров, согласно которому изменение порядка включения не влияет на передаточную функцию. амплитудно-частотную характеристику, но в случае цифровых реализаций позволяет существенно снизить вероятность переполнения. Возможности аппаратной и программной реализации таких структур рассматриваются с точки зрения минимизации потерь точности и увеличения надежности работы систем цифровой обработки сигналов. Предложено использование целых чисел или чисел с фиксированной точкой для устранения накопления ошибок квантования. Кроме того, была разработана программа на языке Python, реализующая CIC-фильтр с учетом устойчивости к постоянной составляющей во входном сигнале и точным выполнением операций. Полученные результаты сопоставлены с современными подходами, представленными в научных исследованиях последних лет. Предложенные решения могут быть полезны при разработке цифровых фильтров для систем с ограниченными вычислительными ресурсами и повышенными требованиями к стабильности. -
АНАЛИТИЧЕСКОЕ РЕЗЕРВИРОВАНИЕ В СИСТЕМЕ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ АВИАЦИОННОГО ТУРБОРЕАКТИВНОГО ДВУХКОНТУРНОГО ДВИГАТЕЛЯ НА ОСНОВЕ ОПТИМАЛЬНЫХ НАБЛЮДАТЕЛЕЙ
А. А. Иноземцев , А.С. Плешивых , И. Н. Грибков , А.Н. Саженков , Н.Г. Ламанова2022-05-26Аннотация ▼Предлагается аналитическое резервирование в системе автоматического управления
турбореактивного двухконтурного двигателя (САУ ТРДД) на основе оптимальных наблю-
дателей. Настоящая статья основана на ранее полученных результатах в предшествую-
щих авторских работах и является обобщением, и анализом этих результатов с целью
разработки методики повышения отказоустойчивости САУ ТРДД. Этот метод основан
на использовании оптимальных наблюдателей: фильтра Калмана и фильтра Язвинского,
согласованных с математической моделью САУ ТРДД. Анализ математической модели
САУ проводился по методу наименьших квадратов в движущемся окне. Точность иденти-
фикации математической модели и требуемое время запаздывания обеспечиваются опти-
мизацией ширины движущегося окна. Оцениваемые при помощи оптимальных наблюдате-
лей вектор выхода САУ ТРДД включает следующие параметры: частота вращения рото-
ра компрессора низкого давления nв, частота вращения ротора компрессора высокого дав-
ления nk, давление воздуха за компрессором высокого давления PK, температура газа за
турбиной низкого давления TT. При моделировании фильтра Калмана предварительно про-
водился корреляционный анализ входных сигналов. Приводится обоснование преимущества
адаптивного фильтра Язвинского по сравнению с фильтром Калмана. Представлены ре-
зультаты математического моделирования алгоритмического метода резервирования
канала измерения САУ ТРДД по данным летных испытаний двухконтурного двигателя
типа ПС-90А в составе магистрального узкофюзеляжного самолета ТУ-214 как на ста-
ционарном, так и переходном режимах. Проведен статистический анализ ошибок оцени-
вания вектора выхода САУ ТРДД на основе фильтра Калмана и Язвинского. Показано, что
предлагаемый алгоритм аналитического резервирования обеспечивает выполнение требо-
ваний по точности и устойчивости оценок вектора выхода САУ ТРДД при использовании
фильтра Язвинского и может быть рекомендован для использования в перспективных САУ
ТРДД. По результатам анализа предлагаемого метода резервирования сформировано на-
правление дальнейших исследований. -
СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ДВУХ СПОСОБОВ ФИЛЬТРАЦИИ ДЛЯ УСТРАНЕНИЯ ШУМА В ИЗОБРАЖЕНИИ РАЗНОЙ СТЕПЕНИ ЗАШУМЛЕННОСТИ
К. О. Север , И.И. Турулин , Д.А. Гужва2021-08-11Аннотация ▼В современной технике фото- и видеосъемки любое изображение в процессе его фор-
мирования искажается под действием различных видов шумов. Существуют различные
виды шумов, но на практике наиболее часто встречаются модели импульсного и гауссов-
ского шума. Ослабление действия шумов достигается путём фильтрации. На данный мо-
мент не существует универсального фильтра, подавляющего данные типы шумов при раз-
личных интенсивностях искажения. Поэтому важным аспектом является определение
области применения каждого вида фильтра при подавлении шумов в изображении и созда-
нии типа фильтра, состоящего из синтеза сочетающего различные методы фильтрации
для оптимальной очистки изображения. В статье представлен сравнительный анализ
медианной фильтрации и фильтрации Винера для устранения импульсного и гауссовского
шума в изображении при разной степени зашумленности. Для моделирования использова-
лось одно изображение, искаженное отдельно импульсным и отдельно гауссовским шумом
с вероятностями искажения пикселей от 1 % до 99 % включительно. Фильтрация произво-
дилась с окнами, равными 3x3 и 5x5. В результате были получены численные оценки каче-
ства фильтрации изображений на основе пикового отношения сигнал-шум (PSNR). На ос-
нове полученных данных была проанализирована область применения исследуемых фильт-
ров, их модификации, достоинства и недостатки, а также приведены рекомендации по их
использованию. В результате сравнительного анализа исследуемых видов фильтрации для
зашумленных изображений было установлено, что медианный фильтр с окном 3х3 лучше
справляется с очисткой изображения от импульсного шума малой интенсивности и с ок-
ном 5х5 – с очисткой изображения средней интенсивности зашумления. Также медианный
фильтр лучше справляется с фильтрацией гауссовского шума при его средних и высоких
значениях среднеквадратичного отклонения. Фильтр Винера с окнами 3х3 и 5х5 лучше
фильтрует гауссовский шум при малых его значениях его среднеквадратичного отклоне-
ния. Также фильтр Винера лучше справляется с импульсным шумом относительно высо-
кой интенсивности зашумления. -
ФОРМИРОВАНИЕ ИМПУЛЬСНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ РЕКУРСИВНОГО ФИЛЬТРА НИЖНИХ ЧАСТОТ С КОНЕЧНОЙ ИМПУЛЬСНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКОЙ В ВИДЕ СУММЫ КВАЗИГАРМОНИК УСЕЧЕННОГО РЯДА ФУРЬЕ
Д.И. Бакшун , И.И. Турулин221-2282025-12-30Аннотация ▼Задача сокращения количества арифметических операций в алгоритмах цифровой фильтрации является актуальной, поскольку это напрямую влияет на энергопотребление, быстродействие и аппаратные затраты. В условиях жестких требований к энергопотреблению мобильных и встраиваемых устройств сокращение операций умножения и сложения становится важным фактором проектирования. В статье рассмотрена методика реализации рекурсивного фильтра с конечной импульсной характеристикой (КИХ) в виде усеченной функции sinc, сглаженной окном (весовой функцией), которая представляет собой сумму квазигармонических функций. Квазигармонические функции с разными частотами представляют собой полиномы степени . За основу взят полином второй степени и предложен численный метод повышения степени полинома для улучшения точности аппроксимации. Анализ точности аппроксимации показал, что при использовании полиномов 4-ой и 6-ой степени достигается погрешность аппроксимации менее 1%. Коэффициенты нерекурсивной части фильтра вычисляются через нахождение обратных конечных разностей исходной КИХ. Коэффициентами являются целые числа, значения которых зависят от числа отсчетов (длины) полупериода квазисинусной функции, что упрощает реализацию подобного РКИХ-фильтра на базе программируемой логической интегральной схемы (ПЛИС). Результаты численного анализа конечных разностей для каждой квазисинусоиды показали, что при использовании квадратичной аппроксимации требуется всего 16 отсчетов, однако при этом будет относительно высокий уровень боковых лепестков
(–30 дБ). Переход к аппроксимации 4-го порядка увеличивает количество ненулевых коэффициентов до 20-ти и приводит к существенному (на 13 дБ) уменьшению уровня частотной характеристики в полосе заграждения, который достигает -43 дБ -
ОБНАРУЖЕНИЕ ДИНАМИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ НА КАРТЕ ЗАНЯТОСТИ С НАКОПЛЕНИЕМ НА ОСНОВЕ ФИЛЬТРА ЧАСТИЦ
И.О. Шепель2022-08-09Аннотация ▼Рассматривается проблема обнаружения динамических препятствий на карте за-
нятости, полученной по данным системы технического зрения мобильной робототехниче-
ской платформы. Целью работы является качественное улучшение алгоритма обнаруже-
ния препятствий с помощью добавления фильтра частиц для выделения движущихся объ-
ектов по данным карты. В исследовании решается задача корректного накопления данных
в карте занятости и уменьшения задержки обновления информации в ячейках карты, по
которым двигаются динамические объекты. Представленная в статье модификация
фильтра частиц способна корректно работать с динамическими препятствиями в широ-
ком диапазоне скоростей, устойчива к выбросам, вызванным в результате случайной гене-
рации начальной скорости частиц, и предназначена для работы в реальных условиях в сре-
де с большим количеством движущихся препятствий и в реальном масштабе времени.
Разработана эвристика, которая уменьшает количество неправильных классификаций вокклюдированных зонах. Показано, что алгоритм обнаружения динамических объектов в карте занятости инвариантен к типу сенсоров, используемых в системе технического
зрения, а также описана реализация, объединенная с накапливаемой картой препятствий.
Алгоритм реализован и протестирован на борту автономной робототехнической плат-
формы и на открытом наборе данных. В статье приведено сравнение с другими подходами
к обнаружению динамических препятствий, а также рассчитаны метрики быстродейст-
вия для всех анализируемых методов для вычислителей на базе GPU Nvidia RTX 3070 и GPU
встроенного вычислителя Jetson AGX Xavier. Сформулированы перспективные направления
дальнейших исследований по улучшению представленного подхода. -
МЕТОДИКА УМЕНЬШЕНИЯ ВЫБРОСА ПЕРЕХОДНОГО ПРОЦЕССА ЦИФРОВОМ ФИЛЬТРЕ НИЖНИХ ЧАСТОТ С УПРАВЛЯЕМОЙ ЧАСТОТОЙ СРЕЗА
Аль-Карави Хуссейн Шукор Мукер, И.И. Турулин2022-08-09Аннотация ▼Цифровая обработка сигналов широко применяется в современной технике, в том
числе в робототехнике, медицинской технике и т.д. Так, управляемые цифровые фильтры
используются для устранения постоянной составляющей выходного сигнала на выходе
аналого-цифрового преобразователя. Это также снижает уровень низкочастотных по-
мех, разбросанных по оси частот слева от нижней границы спектра сигнала. В реальных
ситуациях сигналы подвержены разнообразным помехам и помехам; однако применение
фильтра может подавить эти шумы и произвести чистый сигнал. Под управляемостью
понимается явная зависимость коэффициентов фильтра от частоты среза. В цифровом
фильтре может возникнуть переходный процесс, на который указывает выброс сигнала.
Изменение частоты среза во время операции фильтрации может вызвать это переходное
событие. В этом отчете фильтр LPF Баттерворта используется, чтобы предложить
стратегию компенсации для уменьшения этого выброса. Переходный процесс – это выброс
(драйв) на временной диаграмме результатов. Этот драйв является последствием под-
стройки коэффициентов (границ) фильтра в процессе фильтрации (это классифицируется
как «настройка на лету»). С помощью программы MATLAB исследовался переходный про-
цесс, возникающий в результате перестройки фильтра, и проверялись формулы компенса-
ции этого переходного процесса. Установлено, что применение такой компенсации снижа-
ет негативные последствия переходного процесса. Это уменьшение зависит от порядка
фильтра, коэффициента настройки (соотношение частот среза до и после настройки) и
момента настройки (для периодического сигнала). -
ПРИМЕНЕНИЕ ПЕЧАТНЫХ ДИФРАКЦИОННЫХ РЕШЕТОК ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ПОЛЯРИЗАЦИЕЙ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН МИКРОВОЛНОВОГО ДИАПАЗОНА
А.О. Касьянов38-602025-07-31Аннотация ▼Статья посвящена рассмотрению возможности применения микрополосковых дифрак-
ционных решеток (МПДР), как устройств поляризационной селекции и трансформации. Ключе-
вым компонентом таких устройств являются многоэлементные печатные решетки, в том
числе и так называемые реконфигурируемые электродинамические структуры (ЭДС). Разра-
ботка и проектирование микроволновых компонентов в виде поляризационно-чувствительных
многоэлементных МПДР требует создания адекватных математических моделей таких ЭДС,
базирующихся на электродинамических методах. Исследование с помощью электродинамиче-
ских моделей многоэлементных микрополосковых дифракционных решеток проходного и от-
ражательного типа для создания на их основе пространственных поляризационных фильтров,
трансформаторов и манипуляторов поляризации электромагнитных волн (ЭМВ) в микроволно-
вом диапазоне является весьма актуальной задачей современного антенностроения. На основе
разработанной САПР-ориентированной математической модели электродинамического уров-
ня созданы поверхностно-распределенные пространственные поляризаторы в виде многоэле-
ментных плоских микрополосковых дифракционных решеток. Определены параметры плоских
МПДР перспективных для применения в качестве СВЧ-компонентов современных радиотехни-
ческих комплексов (РТК) различного назначения. Выработаны рекомендации по применению
микроволновых компонентов РТК, выполненных на основе МПДР, в антенных обтекателях,
вспомогательных и фазокорректирующих рефлекторах зеркальных антенн, свернутых линзо-
вых антеннах и при создании радиолокационных покрытий -
ОЦЕНКА СОСТОЯНИЯ ДИНАМИЧЕСКОГО ВЗВЕШИВАНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ФИЛЬТРА КАЛМАНА
Е.В. Заргарян , Ю. А. Заргарян , А. Я. Номерчук2022-05-26Аннотация ▼В настоящее время в связи с повсеместной компьютеризацией разработка систем
автоматизированного управления является актуальной. В связи с развитием малого бизне-
са приобретение промышленно выпускаемых систем является весьма дорогостоящим ре-
шением. Возможно создание аналогичных систем управления на основе недорогих микро-
процессорных комплектов (в данном конкретном случае используется микропроцессорный
комплект К1816ВЕ35). В дальнейшем подобную систему нетрудно будет усовершенство-
вать, а также легко реализовать сопряжение с различными электронно-вычислительными
машинами (управление с персонального компьютера). Разработке подлежит система из-
мерения и регулирования сыпучего сырья (система автоматизированного взвешивания),
обеспечивающая управление автоматикой пневмотранспорта с 2-х скоростным ротаци-
онным дозатором, посредством которого сыпучее сырье подается на весовой бункер, под-
вешенный на тензодаточное устройство. Измерения веса сыпучей массы в бункере весов, с
последующим управлением автоматикой выгрузки сыпучего сырья из бункера. Рентабель-
ность любой промышленной операции, включающей взвешивание сырья, незавершенного
производства и готовой продукции, напрямую зависит от точности данных о весе. Однако
даже при использовании высокоточного оборудования для взвешивания метод сбора, запи-
си и обработки данных о весе для системы микро ингредиентов может быть подвержен
ошибкам и неточностям. Это может вызвать потенциальную утечку доходов, которую
трудно обнаружить и проверить. Во многих случаях предполагается, что причина пробле-
мы связана с весовым оборудованием, тогда как на самом деле это связано с традиционной
системой сбора данных и управления. На многих заводах, где смешивают сыпучие продук-
ты партиями, дозирование весов представляет собой ручную, трудоемкую операцию, при
которой ингредиенты взвешиваются по отдельности перед загрузкой в блендер или другую
технологическую емкость. Значительное количество таких заводов может выиграть от
установки автоматизированной системы взвешивания и дозирования. -
ПРИМЕНЕНИЕ ЧЕТЫРЁХПОЛЮСНИКА ПУАНКАРЕ-СТЕКЛОВА ДЛЯ ПОСТРОЕНИЯ ИНТЕРФЕЙСА ПРИ ПОЛУНАТУРНОМ МОДЕЛИРОВАНИИ СИСТЕМ
М.Н. Максимов , С.М. Максимова2022-01-31Аннотация ▼В статье рассматривается возможность применения фильтра Пуанкаре–Стеклова
для построения интерфейса при полунатурном моделировании системы. Приводится Z и Y –
форма представления четырёхполюсника. Полунатурное моделирование (HIL) предполагает
разбиение исходной системы на части, причём одна часть моделируется численно на компь-
ютере, а вторая часть представлена реальным физическим объектом. Части системы об-
мениваются данными друг с другом через программно-аппаратный интерфейс, который
может быть реализован по-разному и должен обеспечивать устойчивость, а также сходи-
мость результатов полунатурного моделирования к результатам моделирования исходной
системы. Варианты построения программно-аппаратных интерфейсов ITM, TLM, TFA,
PCD, DIM, GCS и фильтр Пуанкаре-Стеклова описаны в соответствующих литературных
источниках. В статье показано, как исходная система с помощью фильтра Пуанкаре-
Стеклова была разбита на части, что соответственно привело к разбиению на части сис-
темы уравнений, описывающей поведение исходной системы. Далее были вычислены значения
стабилизирующих параметров фильтра Пуанкаре-Стеклова и в соответствии с полученны-
ми значениями скорректированы системы уравнений разбитой на части системы. На сле-
дующем этапе в статье приводятся результаты численного моделирования исходной и раз-
битой на части системы в MATLAB. При моделировании по частям части системы обмени-
вались данными друг с другом на каждом шаге моделирования только один раз с задержкой τ
равной шагу моделирования. Такой способ численного моделирования разбитой на части сис-
темы максимально приближен к процессам, происходящим при полунатурном моделировании
систем. Сравнение полученных результатов моделирования исходной и разбитой на части
системы позволил сделать вывод, что фильтр Пуанкаре-Стеклова при правильном выборе
значений стабилизирующих параметров позволяет обеспечить устойчивость и сходимость
результатов полунатурного моделирования систем. -
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЧЕТЫРЁХПОЛЮСНОГО ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ФИЛЬТРА ПУАНКАРЕ-СТЕКЛОВА ДЛЯ ПОЛУНАТУРНОГО МОДЕЛИРОВАНИЕ НЕЛИНЕЙНЫХ СИСТЕМ
М. Н. Максимов , С. М. Максимова2022-01-31Аннотация ▼В статье показана возможность использования фильтра Пуанкаре-Стеклова для
обеспечения устойчивости полунатурного моделирования нелинейных систем. Полунатур-
ное моделирование (HIL) предполагает разбиение исходной системы на части, причём одна
часть моделируется численно на компьютере, а вторая часть представлена реальным
физическим объектом. Части системы обмениваются данными друг с другом через про-
граммно-аппаратный интерфейс, который может быть реализован по-разному и должен
обеспечивать устойчивость, а также сходимость результатов полунатурного моделиро-
вания к результатам моделирования исходной системы. Варианты построения программ-
но-аппаратных интерфейсов ITM, TLM, TFA, PCD, DIM, GCS и фильтр Пуанкаре-
Стеклова описаны в соответствующих литературных источниках. В статье показано,
как исходная нелинейная система с помощью фильтра Пуанкаре-Стеклова была разбита
на части, что соответственно привело к разбиению на части системы уравнений, описы-
вающей поведение исходной системы. Далее были вычислены значения стабилизирующих
параметров фильтра Пуанкаре-Стеклова и в соответствии с полученными значениями
скорректированы системы уравнений разбитой на части системы. На следующем этапе в
статье приводятся результаты численного моделирования исходной и разбитой на части
системы в MATLAB. При моделировании по частям части системы обменивались данными
друг с другом на каждом шаге моделирования только один раз с задержкой h. Такой способ
численного моделирования разбитой на части системы максимально приближен к процес-
сам, происходящим при полунатурном моделировании систем. Сравнение полученных ре-
зультатов моделирования исходной и разбитой на части системы позволил сделать вывод,
что фильтр Пуанкаре-Стеклова при правильном выборе значений стабилизирующих пара-
метров позволяет обеспечить устойчивость и сходимость результатов полунатурного
моделирования как линейных, так и нелинейных систем. -
АНАЛИЗ НЕКОТОРЫХ ВЕСОВЫХ ФУНКЦИЙ (ОКОН) И ИХ АППРОКСИМАЦИЙ ДЛЯ РЕАЛИЗАЦИИ НА ИХ ОСНОВЕ УПРАВЛЯЕМЫХ РЕКУРСИВНЫХ ФИЛЬТРОВ НИЖНИХ ЧАСТОТ С КОНЕЧНОЙ ИМПУЛЬСНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКОЙ
Т. В. Шушкевич , А.А. Морозов , И. И. Турулин2021-11-14Аннотация ▼Существуют различные типы весовых функций, так называемых окон, при цифровой
обработке сигналов, такие как прямоугольное (окно Дирихле), треугольное (окно Барт-
летта), окно Валле – Пуссена, окно Кайзера – Бесселя, окна Барсилона – Темеша, окна Хан-
на, Бохмана, Блэкмана, Гаусса (Вейерштрасса), Дольфа – Чебышева, Хэмминга и многие
другие и идеальные характеристики стандартных фильтров, таких как фильтры нижних
и верхних частот, полосовые фильтры. Целью данной обзорной статьи является опреде-
ление наиболее подходящей весовой функции для реализации на её основе управляемого ре-
курсивного фильтра нижних частот с конечной импульсной характеристикой. В данной
статье представлен анализ лишь некоторых из вышеперечисленных окон и их аппроксима-
ций, а именно окна Дольфа – Чебышева, окна Гаусса (Вейерштрасса) и окна Хэмминга.
Помимо анализа, был рассмотрен синтез рекурсивных цифровых фильтров с КИХ для весо-
вой обработки данных на основе выбранных окон и их аппроксимаций. Рассмотрен метод
синтеза окон Дольфа-Чебышева. Рассмотрена реализация окна Гаусса (Вейерштрасса).
Рассмотрены способы аппроксимации окна Хэмминга и методы и несколько алгоритмов
разработки фильтров с конечной импульсной характеристикой в виде данного окна. Про-
изведено оценивание взаимосвязи между параметрами быстрых окон, выбранных для ана-
лиза, от максимального уровня боковых лепестков. На основе полученных данных были сде-
ланы выводы по выбору наиболее подходящих и демонстрирующих наибольшее быстродей-
ствие окон, подходящих для реализации на её основе управляемого рекурсивного фильтра
нижних частот c конечной импульсной характеристикой. -
АНАЛИЗ ПРИМЕНИМОСТИ СИСТЕМЫ MATLAB ДЛЯ СИНТЕЗА УПРАВЛЯЕМЫХ ЦИФРОВЫХ РЕКУРСИВНЫХ БИХ-ФИЛЬТРОВ БАТТЕРВОРТА
Хуссейн Ш. Мукер, И. И. Турулин2021-08-11Аннотация ▼В ряде приложений цифровой обработки сигналов применяются управляемые цифро-
вые рекурсивные БИХ-фильтры. Под словом «управляемые» имеются в виду фильтры, ко-
эффициенты структуры которых явно зависят от частоты среза или граничных частот.
Управляемые БИХ-фильтры могут быть синтезированы с помощью различных средств для
расчета традиционных, неуправляемых БИХ-фильтров. В статье был рассмотрен синтез
неуправляемых БИХ-фильтров и проанализирована целесообразность представления ре-
зультатов синтеза для построения управляемых БИХ-фильтров. Были описаны и объясне-
ны методы проектирования на основе MATLAB (2021a) и фундаментальные концепции
цифровых фильтров БИХ-Баттерворта. Составной сигнал был обработан анализируемым
фильтром, чтобы определить, соответствует ли он критериям прохождения фильтра-
ции. Для проверки рассчитанных фильтров использовался прототип Симулинк, a также
инструмент FDA инструментария обработки сигналов. На основании полученных резуль-
татов делается вывод о применимости системы MATLAB для синтеза управляемых циф-
ровых рекурсивных БИХ-фильтров Баттерворта. Проанализированная техника была более
эффективной, быстрой, уменьшила количество задач и обнаружила, что результаты
удовлетворительны. -
МОДЕЛИРОВАНИЕ ДВУХ МИКРОПОЛОСКОВЫХ ФИЛЬТРОВ САНТИМЕТРОВОГО ДИАПАЗОНА
А. Н. Зикий , П. Н. Зламан2021-01-19Аннотация ▼Полосовые фильтры являются неотъемлемой составной частью любой радиоприем-
ной аппаратуры. Именно они определяют избирательность приемника по всем каналам
приема. Целью настоящей работы является моделирование двух микрополосковых фильт-
ров сантиметрового диапазона волн. Объектом исследования в данной работе являются
два микрополосковых фильтра на частоты 5,75 и 4,6 ГГц. Такие фильтры можно исполь-
зовать в конвертере сантиметрового диапазона волн в качестве сигнального и гетеродин-
ного фильтров. Проведено моделирование двух фильтров в среде Microwave Office. Пред-
ставлены результаты в виде моделей двух фильтров и четырех амплитудно-частотных
характеристик. Даны геометрические размеры фильтров, достаточные для их изготовле-
ния на материале RT5870 фирмы Роджерс. Фильтры имеют ширину полосы пропускания
200 МГц и потери в полосе пропускания не более 3 дБ. Потери в полосе заграждения для
сигнального фильтра составили не менее 45 дБ, и не менее 35 дБ для гетеродинного
фильтра, что является очень хорошим результатом для двухзвенного фильтра. Приемле-
мые электрические параметры, малые габариты и умеренная стоимость изготовления
фильтров позволяет их широко использовать в профессиональной и радиолюбительской
аппаратуре. Для повышения технологичности изготовления выбран материал с малой ди-
электрической проницаемостью. При этом зазоры и допуски на точность их изготовления
получаются приемлемыми. Конструкция фильтров позволяет их легко интегрировать с
другими узлами конвертера: малошумящим усилителем, смесителем, усилителем проме-
жуточной частоты, усилителем в гетеродинном тракте.
1 - 15 из 15 результатов
