47778 (608369), страница 4

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

Текст из файла (страница 4)

Рисунок 3.4 – Вид окна программы после спектрального анализа

Эти данные сохраняются в файл, чтобы обеспечить возможность построения их впоследствии, в том числе и в других прикладных программах.

Окно с графиком, например, грубой оценки СПМ, будет выглядеть так:

Рисунок 3.5 – Вид окна программы после спектрального анализа

3.4 Описание функций

void __fastcall tsg (int Nt, int Ng, float amp, float dt, float *fi, float *vr) - служит для генерации временного ряда. Алгоритм получения временного ряда заключается в суммировании значений всех гармоник в каждый конкретный момент времени. Количество отсчетов времени задается, и конец временного интервала получается путем умножения числа отсчетов на период дискретизации.

Nt – длина временного ряда;

Ng – количество гармоник;

mp – амплитуда гармоник;

dt – период дискретизации;

fi – входной массив частот гармоник;

vr – выходной массив (временной ряд);

void smooth(int N, float *mas, float *mas1, int num)

Функция окон сглаживания в зависимости от передаваемого ей индекса применяет алгоритм сглаживания либо с помощью окна Гудмена, либо окна Гудмена-Эноксона-Отнеса. Используется в качестве вспомогательной функции при вычислении оценки спектральной плотности мощности.

N –длина в. р.

mas –в. р., подлежащий сглаживанию

num – индекс вида окна. num=1 – окно Гудмена, num=2 – окно Гудмена-Эриксона-Отнеса

mas1 – сглаженный в. р.

float fft (float *x, float *y, Int N, Int m, Int Ind) – быстрое преобразование Фурье.

x и y – входные/выходные массивы;

N – длина временного ряда;

m – степень двойки (разрядность АЦП);

Ind – показатель преобразования БПФ: Ind =1 – прямое, Ind =2 – обратное.

void sred (float *x, float *y, float *vr, int Nt, float dt, float amp, float b) – предполагает вычисление сглаженной оценки методом усреднения по отрезкам (участкам).

x и y – входные/выходные массивы;

Nt – длина временного ряда;

dt – период дискретизации;

amp – амплитуда гармоник;

vr – входной массив (временной ряд);

b – разрешение;

void __fastcall grub (float *x, float *y, float *vr, int Nt, float b, float dt, float amp) – содержит в себе вычисление грубой оценки спектральной плотности, а так же вычисляет в зависимости от заданных условий сглаженную по частотам оценку плотности.

x и y – входные/выходные массивы;

Nt – длина временного ряда;

dt – период дискретизации;

amp – амплитуда гармоник;

vr – входной массив (временной ряд);

b – разрешение.

3.5 Тестирование ПО

Исходные данные:

• Количество гармоник – 5;

• Частоты гармоник: 60, 80, 100, 120, 140;

• Период дискретизации – 0,002 с;

• Разрядность АЦП – 12

• Амплитуда сигнала – 2,5 В

• Диапазон входных напряжений от -2,5 В до +2,5 В;

• Статическая ошибка – 20%;

• Разрешение – 5 Гц;

Результатами работы программы являются исходный (рис. 3.6) и дискретный (рис. 3.7) временные ряды, грубая (рис. 3.8) оценка СПМ, сглаженные оценки СПМ методами осреднения по участкам (рис. 3.9), по частотам (рис. 3.10) и оценка СПМ со спектральным окном (рис. 3.11)

Рисунок 3.6 – Исходный временной ряд

Рисунок 3.7 – Дискретный временной ряд

Рисунок 3.8 – Грубая оценка СПМ

Рисунок 3.9 - Сглаженная оценка СПМ методом осреднения по участкам

Рисунок 3.10 - Сглаженная оценка СПМ методом осреднения по частотам

Рисунок 3.11 - Оценка СПМ со спектральным окном

Уже при анализе грубого спектра мы можем наблюдать пять всплесков, соответствующих пяти гармоникам входного сигнала. Соответствующие всплескам частоты, как мы можем заметить, равны частотам гармоник сигнала. В нашем примере это частоты 60, 80, 100, 120, 140 Гц.

При осреднении грубой оценки двумя методами выявляются следующие закономерности. Во-первых, наблюдается эффект размывания частот. Для метода осреднения по частотам, например, он зависит от выбора базы осреднения. Во-вторых, можно заметить выравнивание всплесков по амплитуде или же, по крайней мере, сокращение разброса значений. Отметим, что наиболее наглядно эффект осреднения грубой оценки СПМ прослеживается при наличии в ней случайной составляющей (зашумления).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данном курсовом проекте разработали техническое и программное обеспечение автоматизированной системы научных исследований (АСНИ).

Был выполнен расчет информационно-измерительного канала АСНИ, состоящего из дифференциального усилителя и активного фильтра по исходным данным. Определили необходимый КООС (коэффициент ослабления синфазного сигнала), минимально необходимый коэффициент усиления дифференциального сигнала Кдиф, выбрали схемотехническое решение, нашли подходящий тип операционного усилителя и рассчитали элементы схемы в соответствии с найденным Кдиф. Порядок фильтра приняли равным 2.

Разработали программное обеспечение и алгоритмы, программу оценивания спектральной плотности с разрешением по частоте b. При этом рассчитали необходимую длину исходного временного ряда для периода дискретизации Т и ошибки оценивания .

Воспользовались языком программирования С++ и готовым программным модулем быстрого преобразования Фурье.

Разработанная программа позволяет моделировать работу АСНИ:

• генерирует исходный временной ряд;

• моделирует работу АЦП;

• анализирует грубую оценку спектральной плотности мощности;

• анализирует улучшенную оценку спектральной плотности мощности двумя методами – разбиением на участки, осреднением по частотам.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Моделирование и обработка данных, поступающих от аналого-цифровых преобразователей: Методические указания к выполнению лабораторной работы по дисциплине "Обработка данных в автоматизированных системах" / Сост. Л.А. Краснодубец. – Севастополь: Изд-во СевНТУ, 2002.–11с.

2. Исследование дискретного преобразования Фурье: Методические указания к выполнению лабораторной работы по дисциплине "Обработка данных в автоматизированных системах" / Сост. Л.А. Краснодубец. – Севастополь: Изд-во СевНТУ, 2002.– 13с.

3. Оценивание спектральных плотностей при помощи быстрого преобразования Фурье: Методические указания к выполнению лабораторной работы по дисциплине "Обработка данных в автоматизированных системах" / Сост. Л.А. Краснодубец. – Севастополь: Изд-во СевНТУ, 2002.– 13с.

4. А.Я. Архангельский – Программирование в Delphi 6.– М.: ЗАО "Издательство БИНОМ", 2002 г. – 1120 с.

5. Х.М. Дейтл, П. Дж. Дейтл – Как программировать на С++. – М.: ЗАО «Издательство БИНОМ», 2003 г. – 1031с.

6. ГОСТ 2.105-95 ЕСКД. Общие требования к текстовым документам.

7. ГОСТ 2. 701–84 ЕСКД. Схемы. Виды и типы. Общие требования к выполнению.

ПРИЛОЖЕНИЕ А (ОБЯЗАТЕЛЬНОЕ)

Текст программы

//---------------------------------------------------------------------------

#include

#pragma hdrstop

#include

#include "fft.cpp"

#include "Unit1__my.h"

#include "Unit2.h"

#include "Unit3.h"

#include "fstream.h"

#include "mo.cpp"

//---------------------------------------------------------------------------

#pragma package(smart_init)

#pragma link "CSPIN"

#pragma resource "*.dfm"

TADC *ADC;

//---------------------------------------------------------------------------

void smooth(int N,float *mas,float *mas1,int num)

{float a[4];int l1,l2;

if (num==1) {a[1]=0.1817;a[2]=-0.1707;a[3]=0.1476;}

if (num==2) {a[1]=0.35;a[2]=-0.0875;a[3]=0.0625;}

for (int k=0;k

{mas1[k]=mas[k];

for (int i=1;i<=3;i++){

if ((k-i)<0) l1=k-i+N;

else l1=k-i;

if ((k+i)>N-1) l2=k+i-N;

else l2=k+i;

mas1[k]=mas1[k]+a[i]*(mas[l1]+mas[l2]);}

if (num==1) mas1[k]=mas1[k]*1.1679;

if (num==2) mas1[k]=mas1[k]*1.267;

}

}

//---------------------------------------------------------------------------

__fastcall TADC::TADC(TComponent* Owner)

: TForm(Owner)

{

}

//---------------------------------------------------------------------------

void __fastcall tsg(int Nt,int Ng, float amp,float dt,float *fi,float *vr)

{

int i,j;

float ti,s;

try{

ti=0.0;

for(j=0;j

s=0.0;for(i=0;i

vr[j]=s;

ti+=dt;

}

}catch (...){

Application->MessageBox("Проверь себя!!!","Ошибочка вышла", MB_OK);

}

}

void __fastcall TADC::HarmonicNumberChange(TObject *Sender)

{

Freq->RowCount=HarmonicNumber->Value;

}

//---------------------------------------------------------------------------

void __fastcall TADC::Button1Click(TObject *Sender)

{

float dt, *vr, *fi, b, eps, ti, amp, Umin, Umax, Cx;

int Nt, Ng, i, level;

TListItem *ListItem;

Series1->Clear();

LineSeries1->Clear();

try{

std:: FILE *outfile;

SaveDialog->Title = "Сохранение файла временного ряда";

if((eps = StrToFloat(Error->Text))<=0) eps=1;

if(eps >1) eps=1;

if((b = StrToFloat(BText->Text))<=0) b=1;

Ng=StrToInt(HarmonicNumber->Value);

dt=StrToFloat(dtText->Text);

Nt=(int)1.0/(dt*b);

amp=StrToFloat(Amlitude->Text);

Nt = pow(2,ceil(log(Nt/sqrt(eps))/log(2)));

Umin=StrToFloat(MinUText->Text);

Umax=StrToFloat(MaxUText->Text);

Cx=(pow(2,StrToInt(CapacityText->Text))-1)/(Umax-Umin);

if (SaveDialog->Execute()){

outfile = std::fopen(SaveDialog->FileName.c_str(), "w");

if (outfile)

{fprintf(outfile,"%f\n%d\n%f\n",dt,Nt,amp);

}

fi=(float*)malloc(Ng*sizeof(float));

for(i=0;iCells[0][i]);

vr=(float*)malloc(Nt*sizeof(float));

tsg(Nt,Ng, amp, dt, fi, vr);

ti=0.0;

ListView1->Items->Clear();

ListView1->Column[2]->Caption="Исходный временной ряд";

ListView1->Column[3]->Caption="Дискретный временной ряд";

for(i=0;i

LineSeries1->AddXY(ti,vr[i],"",clRed);

ListItem=ListView1->Items->Add();

ListItem->Caption=IntToStr(i);

ListItem->SubItems->Add(FloatToStr(ti));

ListItem->SubItems->Add(FloatToStr(vr[i]));

if(vr[i]

else if(vr[i]>Umax) vr[i]=Umax;

level=floor(Cx*(vr[i]-Umin)+0.4999999);

ListItem->SubItems->Add(IntToStr(level));

fprintf(outfile,"%d\n",level);

Series1->AddXY(i,level,"",clGreen);

}

fclose(outfile);free(fi);free(vr);}

}catch (...){

Application->MessageBox("Проверь себя!!!","Ошибочка вышла", MB_OK);

}

}

//---------------------------------------------------------------------------

void __fastcall TADC::Button2Click(TObject *Sender)

{

int Nt,i,j;

Характеристики

Список файлов курсовой работы