Национальный цифровой ресурс Руконт - межотраслевая электронная библиотека (ЭБС) на базе технологии Контекстум (всего произведений: 634620)
Контекстум
.

Обработка информации в управляющих системах. Часть I: Методические указания к лабораторным работам (90,00 руб.)

0   0
АвторыСост. А.К. Карлин. А.Д. Пендюр. Н.А. Стрелков
ИздательствоЯрГУ
Страниц21
ID206552
АннотацияСодержатся основные теоретические положения и предлагаются лабораторные работы для их усвоения и экспериментального подтверждения на программных моделях. Указания предназначены для студентов, обучающихся по специальности 010200 Прикладная математика и информатика (дисциплина "Обработка информации в управляющих системах", блок ДС), очной формы обучения. Могут быть использованы при выполнении расчетных, курсовых и дипломных работ.
Кому рекомендованодля студентов, обучающихся по специ- альности 010200 Прикладная математика и информатика
УДК002:372.8
ББКВ182я73
Обработка информации в управляющих системах. Часть I: Методические указания к лабораторным работам : Методические указания к лабораторным работам / Сост. А.К. Карлин. А.Д. Пендюр. Н.А. Стрелков .— Ярославль : ЯрГУ, 2004 .— 21 с. — URL: https://rucont.ru/efd/206552 (дата обращения: 20.04.2024)

Предпросмотр (выдержки из произведения)

Министерство образования и науки Российской Федерации Ярославский государственный университет им. <...> П.Г. Демидова Кафедра вычислительных и программных систем Кафедра дифференциальных уравнений Кафедра теории функций и функционального анализа Обработка информации в управляющих системах Методические указания к лабораторным работам Часть I Ярославль 2004 1 ББК В182я73 О 23 УДК 002:372.8 Составители А.К. <...> Содержатся основные теоретические положения и предлагаются лабораторные работы для их усвоения и экспериментального подтверждения на программных моделях. <...> Указания предназначены для студентов, обучающихся по специальности 010200 Прикладная математика и информатика (дисциплина “Обработка информации в управляющих системах”, блок ДС), очной формы обучения. <...> Могут быть использованы при выполнении расчетных, курсовых и дипломных работ. <...> Рецензент: кафедра теоретической информатики Ярославского государственного университета им. <...> © Ярославский государственный университет, 2004 © А.К. Карлин, А.Д. Пендюр, Н.А. Стрелков, 2004 2 Лабораторная работа № 1 Дискретизация аналогового сигнала. <...> Теорема Котельникова – Найквиста В данной работе предлагается создать модель, иллюстрирующую основные эффекты, возникающие при дискретизации аналоговых сигналов. <...> При обработке аналогового сигнала на ЭВМ он предварительно подвергается квантованию по времени и по уровню. <...> В результате квантования по времени из непрерывной функции x(t ) , где t – непрерывное время, получаем решетчатую функцию x*[n] , где n = 0, 1, 2,… – безразмерное время. <...> Дискретизация аналогового сигнала (непрерывной функции) Для теоретических приложений подразумевается идеальный дискретизатор, который можно представить как ключ, который замыкается с периодом T на очень короткое время. <...> При решении практических задач дискретизации возникают следующие вопросы: - из каких соображений выбирать интервал дискретизации T; - какова точность замены непрерывной функции дискретной <...>
Обработка_информации_в_управляющих_системах._Часть_I__Методические_указания_к_лабораторным_работам.pdf
Министерство образования и науки Российской Федерации Ярославский государственный университет им. П.Г. Демидова Кафедра вычислительных и программных систем Кафедра дифференциальных уравнений Кафедра теории функций и функционального анализа Обработка информации в управляющих системах Методические указания к лабораторным работам Часть I Ярославль 2004 1
Стр.1
ББК В182я73 О 23 УДК 002:372.8 Составители А.К. Карлин, А.Д. Пендюр, Н.А. Стрелков Обработка информации в управляющих системах. Часть I: Метод. указания к лабораторным работам / Сост. А.К. Карлин, А.Д. Пендюр, Н.А. Стрелков; Яросл. гос. ун-т. – Ярославль, 2004. – 19 с. Содержатся основные теоретические положения и предлагаются лабораторные работы для их усвоения и экспериментального подтверждения на программных моделях. Указания предназначены для студентов, обучающихся по специальности 010200 Прикладная математика и информатика (дисциплина “Обработка информации в управляющих системах”, блок ДС), очной формы обучения. Могут быть использованы при выполнении расчетных, курсовых и дипломных работ. Рецензент: кафедра теоретической информатики Ярославского государственного университета им. П.Г. Демидова. © Ярославский государственный университет, 2004 © А.К. Карлин, А.Д. Пендюр, Н.А. Стрелков, 2004 2
Стр.2
Лабораторная работа № 1 Дискретизация аналогового сигнала. Теорема Котельникова – Найквиста В данной работе предлагается создать модель, иллюстрирующую основные эффекты, возникающие при дискретизации аналоговых сигналов. При обработке аналогового сигнала на ЭВМ он предварительно подвергается квантованию по времени и по уровню. Обычно квантование по уровню (обусловленное конечной разрядной сеткой ЭВМ) оказывает незначительное влияние в силу того, что разрядные сетки ЭВМ содержат достаточно большое число разрядов. Поэтому обычно при анализе учитывается только квантование по времени. В результате квантования по времени из непрерывной функции x( )t , где t – непрерывное время, получаем решетчатую функцию x*[ ]n , где n = 0, 1, 2,… – безразмерное время. Соответственно, t = nT, где T – период дискретизации (см. рис. 1.1). Рис. 1.1. Дискретизация аналогового сигнала (непрерывной функции) Для теоретических приложений подразумевается идеальный дискретизатор, который можно представить как ключ, который замыкается с периодом T на очень короткое время. Этот процесс называют импульсной дискретизацией. Аналитически процесс получения x*[ ]n можно записать следующим образом: 3
Стр.3
x n где ( ) −t – функция. При решении практических задач дискретизации возникают следующие вопросы: - из каких соображений выбирать интервал дискретизации T; - какова точность замены непрерывной функции дискретной; - каков максимально допустимый интервал дискретизации; - как восстановить непрерывный сигнал по известному дискретному. Ответ на эти вопросы дает теорема Котельникова – Найквиста [1, с. 32 – 36; 3, с. 108 – 111]. Согласно теореме Котельникова-Найквиста любую непрерывную функцию x(t), спектр которой содержит частоты от 0 до cF (т.е. спектр ограничен частотой cF и, соответственно, круговой частотой c = 2 ), можно с любой степенью точности представить отсчетаF c ми, следующими один за другим через интервалы времени T F c2 = 1 . При таком выборе интервалов дискретизации функция x(t) однозначно представляется рядом особого вида, называемым рядом Котельникова – Найквиста: x t = ( ) ∑ ∞ n=−∞ x[nT SIN(2 F (t nT)) c ⋅ − ] c ⋅ − 2 F (t nT) . (1.1) Разложение (1.1) определяет предельное (максимальное) значение интервала дискретизации T. Если для синусоиды с частотой cF интервал дискретизации T больше, чем p = где c = 2 F c кретизации); r – ближайшее целое к c r− ⋅ 0 , 0 = 2 /T – круговая частота квантователя ( 0T – интервал дисc / 0 . – круговая частота непрерывной функции, 0 4 2F c 1 , то происходит преобразование частоты [5, с. 36-37]: амплитуда выходных импульсов будет изменяться с разностной частотой p (1.2) *[ ] = ∑ ∞ x t( ) ⋅ −t nT) , ( t=−∞ δ δ δ π π π ω ω ω ω π ω ω π ω ω ω
Стр.4
Случай c c = r 0 (частота замыкания ключа (квантователя) совпадает или кратна частоте входной синусоиды) соответствует стробоскопическому эффекту, при котором объект, движущийся с частотой , кажется неподвижным. Случай c ≠ r 0 соответствует стробоскопическому эффекту, или иную сторону с разностной частотой при котором объект, движущийся с частотой c , перемещается в ту c − ⋅r 0 . В этом случае процесс импульсной дискретизации можно рассматривать как своеобразный преобразователь масштаба времени: периодические процессы высокой частоты преобразуются в периодические процессы низкой частоты с сохранением их формы. Содержание работы Разработать программную модель, позволяющую проиллюстрировать следующую ситуацию, и дать ответы на вопросы. Камера снимает движущуюся тележку с частотой 25 кадров в секунду. Диаметр переднего колеса тележки 1r , заднего – 2r . На колеса нанесены различные рисунки (радиальная черта, диаметр и т.п. – в зависимости от варианта задания). При какой скорости движения тележки кажущееся вращение колес будет: 1) соответствовать реальности; 2) направлено в разные стороны; 3) оба будут направлены в обратную сторону. Варианты заданий: 5 ω ω ω ω ω ω ω ω
Стр.5
При необходимости увеличения числа вариантов можно предложить те же рисунки при одинаковом размере колес: r1 = r2 = 1.0 м Лабораторная работа № 2 Фрактальное описание изображений Целью данной лабораторной работы является ознакомление со способом фрактального описания изображений, являющегося перспективным способом сжатия информации. В 1988 году известные специалисты в теории динамических систем и эргодической теории Барнсли и Слоан предложили некоторые идеи, основанные на положениях теории динамических систем для сжатия и хранения графической информации. Они назвали свой метод методом фрактального сжатия информации. Суть кодирования кадра (двумерное черно-белое изображение) по Барнсли – Слоану сводится к следующему [4, с. 82 – 86]. Рассмотрим конечный набор сжимающих аффинных преобразований ,... }, S = A A Ak { , 21 . Такой набор называется аффинным коллажем. Отображением данного коллажа замкнутого ограниченного множества точек (т. е. точек, составляющих изображение кадра) является изображение, полученное в результате применения преобразований коллажа к каждой точке исходного изображения. Основной теоретический результат, из которого следует принципиальная возможность 6
Стр.6