Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана каф. РЛ-6 «Технологии приборостроения»

Лабораторная работа

ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАВИСИМОСТИ ВЕЛИЧИНЫ ОТНОСИТЕЛЬНЫХ ИСКАЖЕНИЙ ПРИ ПАРАЛЛЕЛЬНОЙ ФИЛЬТРАЦИИ ЗАШУМЛЕННОГО РАДИОСИГНАЛА ОТ ВЕЛИЧИНЫ СОПРОТИВЛЕНИЯ СВЯЗЕЙ В КЛЕТОЧНОЙ НЕЙРОННОЙ СЕТИ

Студент группы РЛ6 62

Долгополов М.М.

Научный руководитель

доц. Малышев К.В.

Москва – 2014

1. Постановка задач исследования

Объект исследования–клеточная нейронная сеть (КНС) из 48 ячеек. Элементы сети представляют собой параллельно соединенные нелинейный резистор R_NL и ёмкость величиной С=1 пФ (RC-цепи). Связь между элементами осуществляется с помощью сопротивлений величинойR. Максимальный ток в цепи I_max=1 мА.

Предмет исследования–искажения преобразованного сигнала в зависимости от величины сопротивления связей. При преобразовании радиосигнала в КНС его исходная форма искажается.

Исходное состояние проблемы–методика исследования зашумленного радиосигнала лежит в основе математической модели, реализованной в виде программы, с помощью которой и предполагается проводить исследование.

Цель работы:исследоватьзависимость величины относительных искажений радиосигнала при его фильтрации от величины сопротивления связи.

Гипотеза исследования: изменение величины сопротивления связи при прочих постоянных параметрах системы влияет на величину относительных искажений радиосигнала, фильтруемого в КНС.

Задачи исследования:

1) Исследовать зависимость величины относительных искажений зашумлённого радиосигнала при его фильтрации от сопротивления связи между элементами в КНС в случае, когда ВАХ имеет форму Морфу.

2) Исследовать зависимость величины относительных искажений зашумлённого радиосигнала при его фильтрации от сопротивления связи между элементами в КНС в случае, когда ВАХ имеют другие формы.

1. Введение

   1. Клеточные нейронные сети (КНС)

Клеточные нейронные сети представляют собой совокупность одинаковых элементов, соединённых между собой связями. КНС бывают одномерные и многомерные. В нашем случае рассматривается одномерная КНС. Эти сети позволяют производить параллельную обработку любых сигналов. Подобная обработка замечательна тем, что многократно повышается скорость обработки сигнала в отличие от последовательной обработки.

1. Методика фильтрации зашумлённого сигнала в КНС

В данном исследовании применяется одномерная КНС, элементами которой являются RC-цепи, состоящие из ёмкости Cи нелинейного сопротивления R_NL. Элементы связаны между собой сопротивлениями R. Входной сигнал-зависимость напряжения от координаты U(x). Выходной сигнал – исходный сигнал через некоторое время τ. В исследовании в качестве входного сигнала используется гармонический сигнал с амплитудой U₀и смещением U_s. На гармонический сигнал наложен гауссов шум, характеризующийся следующими параметрами: средним значением U_mи среднеквадратичным ΔU. Таким образом входной сигнал можно представить, как:

. Элемент КНС можно описать с помощью первого закона Кирхгофа для данной ячейки (рис.1): где: , , , .

Объединяя эти соотношения получаем:

I_n-1

I_n+1

U_n-1

U_n+1

U_n

R

R

R_NL

C

I_vac(Un)

I_C

Рис. 1 Ячейка КНС

В формуле (2) первое слагаемое представляет собой диффузионную силу F_дифф, а второе – реакционную F_реакт. Диффузионная сила позволяет сгладить участки сигнала, т.е. снижает кривизну отдельных участков, уменьшает всплески и горы, заполняет долины. Чем выше кривизна участка, тем с большей скоростью он сглаживается, и как следствие это позволяет сгладить довольно высокие пики зашумлённых участков сигнала. Реакционая сила позволят исправить искажения сигнала, вызванные диффузионной силой, т.е. она противодействует диффузионной силе, оттягивает ямы вниз, а холмы вверх.

Величина относительных искажений δ_отн вычисляется по формуле (3):

1. Результаты работы

При исследовании изменялось сопротивление связи Rмежду ячейками КНС. Rпринимало следующие значения: 1 Ом, 3 Ом, 10 Ом, 30 Ом, 100 Ом. Остальные параметры были постоянны:

• Число ячеек=48

• С=1 пФ

• I_max=1 мА

• U_s=0,5 В

• U₀=0,2 В

• U_m=0,1В

• dU=0,2В

Исследование величины относительных искажений при фильтрации зашумлённого радиосигнала от величины сопротивления связи в случае.

R= 1 Ом

Р ис. 3 Преобразование сигнала при сопротивлении связи 30 Ом и ВАХ Морфу

Рис. 4 Преобразование сигнала при сопротивлении связи 100 Ом и ВАХ Морфу

Как видно из графика, все ямы и холмы излишне сглажены, что обуславливается большим значением коэффициента диффузии. Поэтому, предполагается, что именно большое значение коэффициента диффузии уменьшает точность фильтрации шума.

R= 10 Ом

При увеличении R от 1 до 10 коэффициент диффузии падает. Это видно из формулы (2). Достигается приближение к равновесному значению влияния реакционной и диффузионной части. Поэтому при значении R=10 Ом достигается наиболее точная фильтрация шума от сигнала.

R= 100 Ом

Из графика видно, что сигнал превращен в меандр. Это объясняется действием реакционной части и отсутствием диффузионного воздействия.

1. Выводы

Коэффициент диффузии должен быть оптимальным - не очень большим и не очень маленьким. Чтобы достичь этого, нужно выбрать определенные значения R. В общем случае, наиболее точная фильтрация получается когда действия диффузионной и реакционной части уравновешиваются друг другом. Гипотеза о том, что увеличения R уменьшает точность фильтрации гауссовского шума, подтверждается последними двумя графиками.

Характеристики

Тип файла документ

Документы такого типа открываются такими программами, как Microsoft Office Word на компьютерах Windows, Apple Pages на компьютерах Mac, Open Office - бесплатная альтернатива на различных платформах, в том числе Linux. Наиболее простым и современным решением будут Google документы, так как открываются онлайн без скачивания прямо в браузере на любой платформе. Существуют российские качественные аналоги, например от Яндекса.

Будьте внимательны на мобильных устройствах, так как там используются упрощённый функционал даже в официальном приложении от Microsoft, поэтому для просмотра скачивайте PDF-версию. А если нужно редактировать файл, то используйте оригинальный файл.

Файлы такого типа обычно разбиты на страницы, а текст может быть форматированным (жирный, курсив, выбор шрифта, таблицы и т.п.), а также в него можно добавлять изображения. Формат идеально подходит для рефератов, докладов и РПЗ курсовых проектов, которые необходимо распечатать. Кстати перед печатью также сохраняйте файл в PDF, так как принтер может начудить со шрифтами.

Список файлов лабораторной работы