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关键词： 有限时间稳定   连续时间系统   时变多时滞   M矩阵  

摘要： 研究了一类具有多时变时滞的连续系统的有限时间稳定性.利用线性系统的一些特性,我们以矩阵不等式的形式给出了系统有限时间稳定的准则,它保证了系统的轨线在预先给定的时间段内不会超过预先给定的范围,实例表明了准则的有效性.

关键词： 云污染   并行计算   识别和修复   巴特沃斯低通滤波器  

摘要： 高空云层导致所观测的Hα全日面像上覆盖有一层云污染,使得图像上的太阳活动细节变得模糊不清。为了能够实时探测云污染,并及时显示修复后的图像,采用图形处理器技术实现了一个Hα全日面云污染实时识别和修复系统。该系统主要在统一计算设备架构(Compute Unified Device Architecture,CUDA)环境下利用图形处理器并行实现:(1)二值化图像椭圆长短轴比值法识别重度云污染图像;(2)临边昏暗曲线中心对称法识别可修复云污染图像;(3)频域巴特沃斯低通滤波法去除云污染。通过对系统中各运算在图形处理器中花费的时间进行详细测量,发现傅里叶正反变换和频域滤波占用了图形处理器总处理时间的52.9%,是系统中最耗时的。然而,相对于1 min的观测时间间隔,约0.7 s的总处理时间可以满足实时显示的需要。另外,通过对修复后的图像做质量评价,验证了所采用的修复算法可以有效地去除云污染,并对太阳活动细节影响较小。最后讨论了系统存在的不足和需要进行的改进。

关键词： Verilog   数字滤波器   分布式算法   FIR  

摘要： 设计一种基于Verilog的FIR数字低通滤波器。在结构上改变了以往乘法器和加法器的简单结合,利用分布式算法构造查找表进行乘累加运算,节约资源占用并且提高运算速率。利用Matlab工具设计和获取滤波器参数,并且进行仿真验证。滤波器参数量化后形成查找表,利用Verilog HDL语言对硬件电路模块进行设计描述,并且用Model Sim进行整个硬件电路系统的功能仿真,验证了设计的正确性。设计在速度和面积方面做了折中和优化,成功实现了数字滤波的功能。

关键词： MATLAB   图像滤波   理想低通滤波器   均值滤波器   中值滤波器  

摘要： 本文采用MATLAB作为实验软件,根据遥感图像在形成、传输和处理过程中产生的噪声原理,在MATLAB下进行滤波器算法编写。对现有的遥感图像添加椒盐噪声并以此作为检验滤波器性能的标准,运用MATLAB软件中常用的均值滤波和中值滤波对含有椒盐噪声的遥感图像进行处理,将处理结果进行对比并总结,分析不足之处,以期为图像去噪处理提供理论依据。

关键词： 数字滤波器   MATLAB   无限长冲击响应   信号处理  

摘要： 数字滤波是数字信号处理的重要内容,可分为FIR和IIR两大类。文章介绍了基于MATLAB的IIR数字滤波器设计方法。先确定性能参数,再按照映射规则(冲激响应不变法或双线性变换法)变换成模拟滤波器的性能参数,然后采用一定的逼近方法(巴特沃斯型或切比雪夫型)设计模拟滤波器,最后将模拟滤波器按照映射规则转变成数字滤波器。通过Matlab实验仿真,成功地设计出了满足预定指标的IIR数字滤波器。

关键词： 窗函数   FIR滤波器   MATLAB   矩形窗   汉明窗  

摘要： 简要介绍了窗函数设计FIR滤波器的理论依据,运用MATLAB语言实现了低通FIR滤波器的设计及仿真。采用窗函数法设计FIR数字滤波器具有设计简单,方便,实用等优点,因而受到广泛运用。

关键词： 巴特沃斯低通滤波器   电力机车   主变流器   信号处理   高频谐波  

摘要： 针对电力机车主变流器受现场恶劣应用环境和控制策略的影响,会给控制和保护信号的采样带来高频谐波,进而影响控制性能和保护动作判断等问题,结合巴特沃斯低通滤波器具有最大平坦幅频响应的特性、良好的线性相位特性、结构简单、易于设计等优点,研究了一种基于巴特沃斯低通滤波的主变流器信号处理方法,并详细介绍了滤波器的设计原理。试验结果表明所设计的巴特沃斯低通滤波器能够有效滤除主变流器的高频信号。

关键词： 陀螺连续系统   阻尼   正交性   复模态   黏弹性基础   轴向运动弦线   轴向运动梁  

摘要： 横向振动的分布式以及陀螺效应的共同存在,既使得陀螺连续系统具有独特的动力学行为,也给其理论分析带来一定的挑战。同时,陀螺连续系统是很多实际工程结构的力学模型,如带锯,轴向运动弦线、梁、膜、板、壳,输流管和旋转体等,对其进行振动分析具有重要的工程意义。本文主要研究广义阻尼陀螺连续系统的振动特性,包括固有频率、固有振型以及用复模态方法研究系统的动力学响应。主要内容如下:第一章论述了广义阻尼陀螺连续系统及其典型代表黏弹性基础轴向运动结构的研究现状,阐明了论文的立题目的和意义,介绍了研究的主要内容和创新点。第二章根据陀螺连续系统及陀螺连续系统的各个具体代表的控制方程提出了广义阻尼陀螺连续系统的概念,并给出其运动控制方程。讨论了在选取不同算子情况下,广义阻尼陀螺系统可以退化的系统。第三章给出了广义阻尼陀螺连续系统的本征值与本征向量,然后利用伴随方程与原方程的本征值关系推导出正交性条件的具体表达式,最后针对广义阻尼陀螺系统退化的不同系统讨论几种特殊形式的正交性表达。第四章利用上一章得到的广义阻尼陀螺连续系统的正交性条件对系统控制方程进行解耦,得到了系统对任意初始条件和激励的响应的解析解形式。第五章主要研究了黏弹性基础运动弦线的振动特性。首先应用广义哈密顿原理得到黏弹性基础运动弦线的运动方程和边界条件。其次,分析了原方程和伴随方程的本征值问题,得到了本征值和本征向量的解析解,引入伴随系统并得到伴随系统的本征值以便处理相应的正交性条件。再次,利用复模态法得到了系统对任意的初始条件和外激励的振动响应的解析解,并给出了数值仿真的算例。最后讨论了系统的临界速度、临界阻尼、响应计算的模态截断阶数、系统幅频响应以及阻尼对响应的影响。第六章主要研究了黏弹性基础运动梁的振动响应。首先应用广义哈密顿原理得到黏弹性基础运动梁的运动方程和边界条件。其次,分析了原方程和伴随方程的本征值问题,得到了特征值和特征向量的半解析半数值解。再次,利用复模态法得到了系统对任意的初始条件和外激励的振动响应,并给出了数值仿真的算例。最后讨论了系统的临界速度、临界阻尼、以及阻尼对响应的影响。第七章主要研究部分黏弹性基础运动弦线的振动特性。首先应用广义哈密顿原理得到黏弹性基础运动弦线的运动方程。其次,分析了原方程的本征值问题,得到了本征值和本征向量的数值解,并分析了基础参数对本征值和本征向量的影响。最后讨论了系统的临界阻尼问题。

关键词： 数字信号处理   IIR滤波器   现场可编程门阵列   并联结构   二阶节  

摘要： 伴随着数字信号处理(DSP)领域的发展,数字滤波器的历史大体上可以追溯到七十年代中期。经过了过去大约30年的蓬勃发展,数字滤波器设计已经变成了一项使能技术。数字滤波器在包括通信、控制、国防、生物医学和雷达等很多领域中作为唯一的选择,已经取代了模拟滤波器。数字滤波器是一种以数字的方式来改变信号属性的数字设备。而滤波器本身的属性可以通过幅频特性和相频特性来定义,它们都是频率的函数。数字滤波器,除了改变信号本身的属性,还要满足一些其他的要求,比如速度、复杂度、代价和功耗。而在一些高性能要求的环境中,通用微处理器通常会被ASIC或者FPGA或者具备并行运算架构的DSP取代,以此来挖掘滤波器的潜能。在数字滤波器的范畴中,大部分数字滤波器可以分成两类：有限脉冲响应滤波器(FIR)和无限脉冲响应滤波器(IIR)本文的结构通过研究IIR数字滤波器在MATLAB中的设计继而在FPGA上的实现和验证来组织。文章开始于数字滤波器研究基础,首先详细总结了在滤波器理论发展的过程中出现的各种数字滤波器以及各自的特点。然后介绍IIR数字滤波器的设计基础,包括滤波器结构的选型、实现架构、滤波器设计方案、数字滤波器的有限字长效应等理论基础,从而确定本文所采用的架构。接下来利用MATLAB的FDATool工具设计了以二阶节为基础的椭圆型级联结构IIR低通滤波器,依据有限字长效应的讨论对系数进行量化,之后对量化系数的滤波器进行Simulink动态仿真。仿真过程显示脉冲响应平稳,且滤波性能达到设计要求。论文对前述IIR数字滤波器进行RTL编码,并使用Simulink和Modelsim对其进行联合功能仿真。然后,用Quartus Ⅱ将其下载至FPGA开发板进行测试,利用SignalTap Ⅱ做定性测试,并通过使用外部信号源、频谱仪对滤波前后的效果进行分析对比。测试结果表明,IIR滤波器的通带截止频率为496.6kHz,阻带起始频率为522.9kHz,阻带衰减达到57.7dB,通带纹波小于1.5dB。整个测试期间输出频谱稳定平稳,论文设计的IIR数字滤波器基本达到设计指标,滤波性能满足要求。

关键词： 有限新息率   医学信号   心电信号   PET/CT   图像配准  

摘要： 有限新息率信号是在单位时间内由有限个参数描述的信号。利用有限信息率信号的稀疏特性,可以用远低于奈奎斯特采样率的频率实现高效采样,并完美的恢复信号。本论文围绕着如何使用有限新息率理论来处理医学信号展开。心电信号和PET/CT信号具有稀疏特性,利用有限新息率理论处理这些医学信号,在保证信号恢复精度的前提下,大大提高了采样效率。首先,本文将有限信息率理论与时频域综合分析算法相结合。在深入研究有限新息率理论的采样和恢复过程后,比较了有限新息率理论中几种常见的去噪算法。在经典的有限新息率理论的基础上,本文将有限新息率理论与时频域综合分析算法相结合,可以将有限新息率理论从处理离散的信号推广到处理连续的信号,大大的扩展有限新息率理论所能处理信号的范畴,为利用有限新息率理论处理心电信号和PET/CT信号提供理论基础。其次,本文将有限新息率理论与自适应采样恢复算法相结合,应用于心电信号的处理和分析中。这种算法利用心电信号的稀疏性,根据具体的应用场景对精度的要求,灵活的确定采样的点数。基于有限新息率的自适应采样恢复算法的采样效率远远高于奈奎斯特采样的效率。最后,本文将有限新息率理论与压缩感知理论相结合,利用有限新息率理论与压缩感知理论相结合的方式,采样效率可提升50%,但同时会造成恢复图像精度的降低。本文将有限新息率理论与连续矩估计相结合,应用于图像配准中。这种算法可以通过离散的图像采样点信息求出连续矩量,应用在图像配准中能获得更好的恢复精度。通过仿真实验,验证了在恢复图像的峰值功率比方面,将有限新息率理论与矩估计相结合的算法比经典算法高2.34d B。