Tài liệu xử lý số tín hiệu pdf

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM BÁO CÁO ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG ĐỀ TÀI : TRÌNH BÀI VÀ MINH HỌA PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ SỐ 1www.themegallery.com NHÓM 2 www.themegallery.com VŨ MINH NHẬT 21002288 LÝ ANH KIỆT 21001626 HÀ VĂN THIÊN 21003133 ĐẶNG AN KHANG 21000830 NGUYỄN VĂN TÌNH 21003437 2 Định nghĩa - Tín hi u (signal)ệ dùng đ ch m t đ i l ng v t lý mang tin t c. ể ỉ ộ ạ ượ ậ ứ - V m t toán h c, ta có th mô t tín hi u nh là m t hàm theo bi n th i gian, không gian hay các bi n đ c ề ặ ọ ể ả ệ ư ộ ế ờ ế ộ l p khác ậ VD: x(t ) = 20t 2 s( x, y) = 3x + 5xy + y 2 - X lý tín hi u (signal processing):ử ệ Các công vi c hay các phép toán đ c th c hi n trên tín hi u nh m đ t m t ệ ượ ự ệ ệ ằ ạ ộ m c đích nào đó ụ Xử lý tín hiệu số Trong những hệ thống điều khiển số, những công việc sau luôn hiện hữu: + Chuyển đổi từ tín hiệu tương tự sang tín hiệu số ( hệ thống thu nhận dữ liệu) + Chuyển đổi từ tín hiệu số sang tín hiệu tương tự (hệ thống phân phối dữ liệu) Định nghĩa - Phân lo i tín hi uạ ệ Các hệ thống xử lý tín hiệu  M t h th ng th c hi n s bi n đ i tín hi u đ u vào (kích thích - input) thành tín hi u đ u ra ộ ệ ố ự ệ ự ế ổ ệ ầ ệ ầ (đáp ng - output).ứ  Nói cách khác, h th ng đ c đ c tr ng b i m i quan h gi a tín hi u đ u vào và đ u ra.ệ ố ượ ặ ư ở ố ệ ữ ệ ầ ầ  y(t) = T[x(t)], T là phép bi n đ i đ c tr ng cho h th ngế ổ ặ ư ệ ố T Transformer x(t) y(t) Các h th ng x lý tín hi uệ ố ử ệ - H th ng t ng tệ ố ươ ự - H th ng sệ ố ố - X lý s tín hi uử ố ệ x(t) y(t) x(t) y(t) x(n) y(n) x(n) y(n)  Các hệ thống xử lý tín hiệu  u đi m :Ư ể + Có th l p trình đ c ể ậ ượ + D mô ph ng c u hình – s n su t hàng lo t v i đ chính xác caoễ ỏ ấ ả ấ ạ ớ ộ + Giá thành hạ + Tín hi u s d l u tr , v n chuy n và sao l uệ ố ễ ư ữ ậ ể ư Nh c đi m :ượ ể + Khó th c hi n đ i v i các tín hi u có t n s caoự ệ ố ớ ệ ầ ố Các h th ng x lý tín hi uệ ố ử ệ u đi m c a x lý s so v i x lý t ng tƯ ể ủ ử ố ớ ử ươ ự  H th ng s có th l p trình đ c, c u hình l i các ho t đ ng x lý b ng cách đ n gi n là thay đ i ch ng trìnhệ ố ố ể ậ ượ ấ ạ ạ ộ ử ằ ơ ả ổ ươ  Đ chính xác ộ  Tín hi u s d dàng l u tr , có th truy n đi xa và có th đ c x lý t xa. ệ ố ễ ư ữ ể ề ể ượ ử ừ  Th c hi n các thu t toán x lý tín hi u tinh vi ph c t p .ự ệ ậ ử ệ ứ ạ  Trong m t vài tr ng h p, x lý s r h n x lý t ng t . ộ ườ ợ ử ố ẻ ơ ử ươ ự  Giá thành th p h n là do các ph n c ng s r h n, ho c là do tính m m d o trong x lý s .ấ ơ ầ ứ ố ẻ ơ ặ ề ẻ ử ố  H n ch v t c đ ho t đ ng c a các b chuy n đ i A/D và b x lý s DSP. ạ ế ề ố ộ ạ ộ ủ ộ ể ổ ộ ử ố Các h th ng x lý tín hi uệ ố ử ệ - ng d ng c a DSPỨ ụ ủ ng d ng c a DSP ngày càng nhi u trong khoa h c và công ngh . Ứ ụ ủ ề ọ ệ  Vi n thôngễ  Đa ph ng ti nươ ệ  Y h cọ  X lý nh ử ả  T ng tác ng i-máy ươ ườ [...]...Các hệ thống xử lý tín hiệu - Ứng dụng của DSP Các hệ thống xử lý tín hiệu - Ví dụ về xử lý tín hiệu số Các hệ thống xử lý tín hiệu Biến đổi A/D Bộ chuyển đổi A/D thực tế Xử lý tín hiệu số •Cách ly: đường tín hiệu chỉ đi một chiều, do đó mạch này bảo vệ bộ điều khiển khỏi sự ảnh hưởng của những xung điện do phụ... gian) - Để rút ra những thông tin quan trọng của tín hiệu được đo (tín hiệu tương tự) - Với những thông tin đã có, bộ điều khiển số có thể xử lý và tái tạo lại tín hiệu gốc ban đầu 2.Lấy mẫu Click icon to add picture   Lấy mẫu tín hiệu Các tín hiệu liên tục có màu xanh lục còn các mẫu rời rạc có màu xanh lam Lấy mẫu có thể được thực hiện cho các tín hiệu khác nhau trong hệ tọa độ không thời gian, hoặc...  Chu kỳ lấy mẫu: nếu N là số lần lấy mẫu thì chu kỳ lấy mẫu tín hiệu ( tổng thời gian lấy mẫu) là N.δt  Tiêu chuẩn lấy mẫu: fs > 2.fh N.δt = mn.Tn Với mn là số nguyên dương cho tất cả các thành phần của tín hiệu ( T1, T2, …, Tn) CHUYỂN ĐỔI DỮ LIỆU  CHUYỂN ĐỔI DỮ LIỆU SỐ - TƯƠNG TỰ Bộ chuyển đổi số -tương tự dùng để chuyển tín hiệu ở dạng số sang dạng tương tự Chuyển đổi số sang tương tự là tiến trình... xung gây hại bộ điều khiển Khi hoạt động thì gây ra dòng điện cảm ứng Một số hình ảnh thực tế Hình ảnh thực tế 2.Lấy mẫu  Trong xử lý tín hiệu, lấy mẫu là chuyển đổi một tín hiệu liên tục thành một tín hiệu rời rạc Một ví dụ phổ biến là việc chuyển đổi của một sóng âm thanh (một tín hiệu liên tục) thành một chuỗi các mẫu (một tín hiệu thời gian rời rạc)  Một mẫu chứa một giá trị hoặc tập hợp các giá... độ bất kỳ Tín hiệu rời rạc theo thời gian Xác định theo chu kỳ nTs Có biên độ bất kỳ 2 Lấy mẫu  Định lý lấy mẫu Nyquist-Shannon cung cấp điều kiện đủ (nhưng không phải lúc nào cũng cần thiết), theo đó có thể tái lập hoàn hảo tín hiệu  Định lý lấy mẫu đảm bảo rằng các tín hiệu có tần số giới hạn có thể được tái tạo hoàn toàn từ phiên bản mẫu của nó, nếu tỷ lệ lấy mẫu lớn hơn gấp đôi tần số tối đa... gian lấy mẫu : trong tín hi ệu gốc ) l ớn g ấp ít nh ất 2.Lấy mẫu Đạt được giá trị của tín hiệu sau mỗi khoảng thời gian T s giây - Giá trị Ts được xác định bởi sự thay đổi nhanh, chậm của tín hiệu (tần số) - Ts được chọn theo định lý lấy mẫu của Nyquyst 2.Lấy mẫu -Định lý lấy mẫu Nyquys phát biểu: f lm = 1 / Ts ≥ 2 x f max Ts 5∆/2 5∆/2 ∆/2 ∆/2 −∆/2 Lấy mẫu −5∆/2 −∆/2 −5∆/2 Tín hiệu tương tự Xác định...  R vMSB = − f × ( B3 ) R vFS = 2 × vMSB Vout = − www.themegallery.com 30 CHUYỂN ĐỔI DỮ LIỆU  CHUYỂN ĐỔI DỮ LIỆU TƯƠNG TỰ - SỐ Bộ chuyển đổi tương tự - số dùng để chuyển tín hiệu ở dạng tương tự sang dạng số Quá trình lượng tử hoá về bản chất là quá trình làm tròn số được thực hiện theo nguyên tắc so sánh, tín hiệu cần chuyển đổi được so sánh với một đơn vị chuẩn Mã hoá là quá trình xắp xếp lại kết... Lấy mẫu  Tần số lấy mẫu hay tỷ lệ lấy mẫu fs được định nghĩa là số lượng các mẫu thu được trong một giây, hoặc fs=1/T Tỷ lệ lấy mẫu được đo bằng hertz hoặc số mẫu/giây  Trong một số trường hợp có thể tái tạo lại hoàn toàn và chính xác tín hiệu ban đầu (tái lập hoàn hảo) 2 Lấy mẫu Tất cả thông tin của tín hiệu gốc có thể đ ược phục hồi nếu nó đ ược l ấy m ẫu với t ần s ố ( 2 lần tần số cao nhất Thời... thuật đường dốc SỐ CHUYỂN ĐỔI DỮ LIỆU TƯƠNG TỰ - đơn Điện thế chuẩn từng nấc tạo bởi mạch DAC có thể thay thế bởi điện thế tham chiếu có dốc lên liên tục tạo bởi mạch tạo tín hiệu dốc lên www.themegallery.com 34 CHUYỂN ĐỔI DỮKỹ thuật đường dốc kép LIỆU TƯƠNG TỰ - SỐ Điện thế chuẩn từng nấc tạo bởi mạch DAC có thể thay thế bởi điện thế tham chiếu có dốc lên liên tục tạo bởi mạch tạo tín hiệu dốc lên www.themegallery.com... dạng mã số ( digital code ) và chuyển đổi nó thành mức điện thế hoặc dòng điện tỉ lệ với giá trị số www.themegallery.com 28 Kiểu tầng CHUYỂN ĐỔI DỮ LIỆU SỐ - TƯƠNG TỰđiện trở Mạch có ưu điểm là đơn giản, nhưng nhược điểm là độ chính xác và tính ổn định của kết quả phụ thuộc nhiều vào trị số tuyệt đối của các điện trở và sự ổn định của chúng trong các môi trường khác nhau Ngoài ra còn phụ thuộc vào tính . dữ liệu) + Chuyển đổi từ tín hiệu số sang tín hiệu tương tự (hệ thống phân phối dữ liệu) Định nghĩa - Phân lo i tín hi uạ ệ Các hệ thống xử lý tín hiệu  M. đó ụ Xử lý tín hiệu số Trong những hệ thống điều khiển số, những công việc sau luôn hiện hữu: + Chuyển đổi từ tín hiệu tương tự sang tín hiệu số ( hệ thống