信号与系统 教学课件 ppt 作者 张延华 等第3章-离散时间信号与系统 3-10 应用示例及MATLAB实验

上传人:E**** 文档编号:89489185 上传时间:2019-05-25 格式:PPT 页数:30 大小:3.55MB
返回 下载 相关 举报
信号与系统 教学课件 ppt 作者 张延华 等第3章-离散时间信号与系统 3-10 应用示例及MATLAB实验_第1页
第1页 / 共30页
信号与系统 教学课件 ppt 作者 张延华 等第3章-离散时间信号与系统 3-10 应用示例及MATLAB实验_第2页
第2页 / 共30页
信号与系统 教学课件 ppt 作者 张延华 等第3章-离散时间信号与系统 3-10 应用示例及MATLAB实验_第3页
第3页 / 共30页
信号与系统 教学课件 ppt 作者 张延华 等第3章-离散时间信号与系统 3-10 应用示例及MATLAB实验_第4页
第4页 / 共30页
信号与系统 教学课件 ppt 作者 张延华 等第3章-离散时间信号与系统 3-10 应用示例及MATLAB实验_第5页
第5页 / 共30页
点击查看更多>>
资源描述

《信号与系统 教学课件 ppt 作者 张延华 等第3章-离散时间信号与系统 3-10 应用示例及MATLAB实验》由会员分享,可在线阅读,更多相关《信号与系统 教学课件 ppt 作者 张延华 等第3章-离散时间信号与系统 3-10 应用示例及MATLAB实验(30页珍藏版)》请在金锄头文库上搜索。

1、ThemeGallery PowerTemplate,3-10 应用示例及MATLAB实验,国家“十二五”规划教材信号与系统,重点,难点,离散时间系统的工程应用,MATLAB编程,内容安排,3-10-1 QQQQ股票数据的处理,3-10-4 库存问题,3-10-2 噪声数据的抑制,3-10-3 平方根的工程计算,3-10-1 QQQQ股票数据的处理,设MA系统的输入序列 ,其中 是 的 平滑部分, 是 中的噪声或扰动部分,则L点滑动平均(MA)滤波器输出的一种简化形式由下式给出:,滑(移)动平均(MA)滤波器常用于抑制离散信号中包含的噪声。它可以平滑输入序列,作用类似于低通滤波器滤除信号中断高

2、频分量。,3-10-1 QQQQ股票数据的处理,式中等式右端后一项,是MA输出序列 的噪声平均值。如果 的变化均值约为0,则在理论上由式(3-10-1)给出的噪声平均值在M取值足够大时可以逼近到任意小。这时,MA滤波器的输出序列将等于 的平滑部分 延迟 个时延,因此,平滑后的滑动平均(MA)滤波器如下:,显然,该式与标准L点滑动平均(MA)滤波器,即式(3-10-1)等价。,(3-10-2),3-10-1 QQQQ股票数据的处理,下面用例子说明L点MA滤波器产生的时延,其中MA过程被用于对QQQQ股票数据的处理。 QQQQ交易期从2008.10.22到2009.01.17,共60个交易日。设

3、日,则对QQQQ的收盘价应用11点MA滤波器,MATLAB源程序如下:,3-10-1 QQQQ股票数据的处理,% QQQQ 60 Historical Prices % data from 2008.10.22 to 2009.01.17 Q4data = csvread(QQQQ_2008_10_22_2009_01_17.csv,1,1,1 1 60 6); Close= Q4data(60:-1:1,4); for i=11:60; y(i)=(1/11)*sum(Close(i-10:i); end n=11:60; plot(Close(n),grid hold all plot(C

4、lose(n),o) plot(y(n),plot(y(n),+) xlabel(Days),ylabel(Close & MA Price),3-10-1 QQQQ股票数据的处理,(a) (b) 图3-10-1 a) 2008.10.22-2009.01.17 QQQQ的收盘价和11点MA滤波器的输出 b) 2008.10.22-2009.01.17 QQQQ的收盘价和MA滤波器的左移输出,图3-10-1 (a)中点式线是2008.10.22-2009.01.17期间的60个收盘价的数据 ,作为11点MA滤波器的输入。+号线是11点MA滤波器的输出 。 第11日的输出 是滤波器的第一个值,需

5、要由收盘价(作为输入) 计算得到。从图中可见,虽然收盘价波动较大,但11点MA滤波器对输入数据(收盘价)有着很好的平滑效果。而且若将 左移5日(对应左移序列 ),可以发现左移后的输出 与输入数据 正好对应,如图3-10-1 (b)所示。由此可见,MA滤波器的输出序列对输入序列延迟n日,这个延迟在本例中等于 天。,3-10-1 QQQQ股票数据的处理,3-10-1 QQQQ股票数据的处理,需要注意,输出的左移序列 不能实时得到,因为需要计算输入 的未来值。但可以通过下面的程序实现数据的左移: function y,n=seqshift(x,m,n0) % implements y(n)=x(n-

6、n0) % - % sequence x(n) % shifting x(n) by n0 or -n0,and m is m1=m=m2 n=m+n0; y=x;,3-10-1 QQQQ股票数据的处理,本例的意义在于,应用移动平均(MA)滤波技术对金融数据进行分析与预测时,其指标显示的是某一时间段平均工具性价格的数值。我们可以为任何一组时间序列进行移动平均线(滤波)的计算,包括开盘价、收盘价、最高、最低价格、交易量和任何其他的指标。而解释价格平均移动最普遍的方法就是将其动量(波动)与价格运动相比较。当工具性价格上升到其移动平均线之上时,购买信号出现了;当价格下落到移动平均线下面时,我们所得到

7、的就是一个卖出信号。其实,移动平均线也可被运用于各种指标,也就是移动平均指标的解释和价格移动平均线解释相似的地方。如果指标上升到移动平均线上面的时候,那就预示着上升的指标运动还将继续。指标若是低于移动平均线,那就表明指标有可能继续下滑。合理地运用这种方法,将为我们创造机会和价值。,内容安排,3-10-1 QQQQ股票数据的处理,3-10-4 库存问题,3-10-2 噪声数据的抑制,3-10-3 平方根的工程计算,3-10-2 噪声数据的抑制,考虑一组实际数据,它可以用以下公式建模,:,(3-10-3),该信号如图3-10-3 (a)所示,可以看出,这是在缓慢变化的指数信号分量( )上叠加了一个

8、正弦干扰噪声序列。因此,我们希望在 中能够抑制、甚至消除这个正弦干扰噪声。,(,3-10-2 噪声数据的抑制,现在,用3点移动平均滤波器(MA)对 进行滤波处理,也就是说针对式(3-10-2),令M=2(L=M+1=3),并用 作为MA滤波器的输入信号,则其输出:,(3-10-4),3-10-2 噪声数据的抑制,就是3个最近的输入值的数字平均。对式(3-10-4)构建SIMULINK模型(文件名:point3_MA),见图3-10-2所示,则3点MA滤波器的输出序列 如图3-10-3(a)所示。,图3-10-2 3点MA滤波器的SIMULINK框图,3-10-2 噪声数据的抑制,观察 和 的波

9、形,可以发现: 1. 时, , 。 2. 在3点MA滤波器的输出中,3个样本值(即n、n-1和n-2时刻)的滑动窗决定了在计算 的过程中具体用哪3个样本值。因此在 时 , 且 的非零部分的长度(不是滤波器的长度)为M=2个样本区间(图2-12(b)中左边阴影部分),这个区间是输入 未完全进入3点MA滤波器的区间。对于区间 ,在3点移动窗内地输入样本值均为非零。,3. 时,有另一个长度为M=2个样本的区间(图2-12(b)中右边阴影部分),其中3点MA滤波器窗口已经移出了输入序列 的区间。 4. 可以看出正弦干扰噪声分量已被抑制(减小),但还没有被消除,不过表示慢变指数信号分量( )的实线已经向

10、右移了 个样本延迟,这就解释了MA滤波器引起的移位及延迟。,3-10-2 噪声数据的抑制,3-10-2 噪声数据的抑制,(a)输入序列x(n); (b)3点移动平均滤波器的输出y(n); (c)7点移动平均滤波器的输出y(n),图3-10-3 移动平均滤波器的干扰抑制,3-10-2 噪声数据的抑制,显然,3点MA滤波器抑制了输入序列的干扰或波动,但还没有恢复出我们希望获得的信号。从直觉上,我们有理由认为更长长度的MA滤波器有可能产生更好的噪声抑制效果,比如若选取7点MA滤波器,即:,(3-10-5),3-10-2 噪声数据的抑制,构建SIMULINK模型(文件名:point7_MA)如图3-1

11、0-4所示,它的输出,也就是y(n)的波形见图3-10-3(c),通过观察可以发现: 输出y(n)的开始区间和结束区间的长度等于M=6个样本长度。 正弦干扰噪声分量的大小相对于慢变指数信号分量 ( )已被很好的抑制,从而使得滤波后的序列更好地逼近到 中的慢变指数信号分量 ,只不过产生了一个 个的样本延迟。,3-10-2 噪声数据的抑制,图3-10-4 7点MA滤波器的SIMULINK框图,3-10-2 噪声数据的抑制,本例的意义在于,首先,FIR滤波器能够对输入的信号进行某种有意义的运算,比如我们用7点移动平均滤波器处理快变的输入序列,得到一个缓变的输出序列。用于平均的输入值越多,输出就越平滑

12、;其次,滤波器的长度似乎对滤波器的输出有较大的影响;第三,移动平均滤波器似乎总是产生一个等于 给样本的延迟。如果读者有兴趣对这个例子进行更加细致的研究,则需学完第8章之后再作讨论。,内容安排,3-10-1 QQQQ股票数据的处理,3-10-4 库存问题,3-10-2 噪声数据的抑制,3-10-3 平方根的工程计算,3-10-3 平方根的工程计算,科学计算器一般应用迭代公式: (3-10-6) 计算一个大于零的数 的平方根。其中 是 的估计值。 当迭代收敛时,有 ,于是由上式可知: 现设递归系统:,3-10-3 平方根的工程计算,其平方根的simulink递归实现如图3-10-5所示。如果令系统

13、输入 ,用系统初始估计值(初始条件) 逼近 ,则随着n的递增,系统输出 将趋于 。注意,与递归公式(3-10-6)不同,这里不要求指定精确的初始值,只要给出粗略的估计就能获得很好的计算精度。,图3-10-5 平方根计算的simulink递归实现,3-10-3 平方根的工程计算,例如,若取 ,任意给定初始值 ,则可递归 算出:,3-10-3 平方根的工程计算,若给定初始值 ,则可递归算出:,将它们与 的科学计算器给出值比较,可知初始估计值对最终计算结果影响甚微。,内容安排,3-10-1 QQQQ股票数据的处理,3-10-4 库存问题,3-10-2 噪声数据的抑制,3-10-3 平方根的工程计算,

14、3-10-4 库存问题,某产品制造商生产一种产品,用 表示产品的初始库存, 表示第n天产品的库存量, 表示第n天生产的产品量, 表示第n天出售给用户的产品数量。则第n天产品的库存量应该等于 加上 和 的差,即: (3-10-7) 现令 ,对式(3-7-15),取 ,则式(3-10-7)就等价于式(3-7-15)。因此,由式(3-7-16)可 得到问题的解是: (3-10-8),3-10-4 库存问题,厂商的目的是使产品的库存量最好保持一个常量,并尽量 避免库存为零(库存为零将造成交货的延迟)。理论上,只有令 就能使 维持常量,这就意味着厂商在第n天生产的产品量正好等于第n天售出的产品量。 但这是不可能的,因为第一, 不可预测;第二,产品不可能即刻生产出来。如果假设厂商第n天生产的产品量 等于第 n-1天售出的产品量 ,即,(3-10-9),3-10-4 库存问题,则将式(3-10-9)代入式(3-10-8)中得到: 由此可见,如果产品的初始库存 足够大,就能够保证每天售出产品时库存量的变化不会为零。换句话说,只要保证: 或 就不会出现库存为零的情况。,上述结论是有实际意义的,它告诉厂商产品的库存量与销售量之间的平衡关系。当考虑优化问题时,就可以达到既避免因库存不足导致交货的延迟,又有一个不至于造成产品积压的最佳库存量。,

展开阅读全文
相关资源
相关搜索

当前位置:首页 > 高等教育 > 大学课件

电脑版 |金锄头文库版权所有
经营许可证:蜀ICP备13022795号 | 川公网安备 51140202000112号