Modeliranje in obdelava signalov

Opis predmeta

Uvod. Sistemi in sistemska teorija, primeri sistemov, procesi, povezava sistemske teorije z modeliranjem.

Signali. Vrste, moč in energija. Osnovni signali, uvod v spektralno analizo, Fourier-jeva vrsta, vzorčenje, digitalna obdelava, diskretna Fourier-jeva transformacija, digitalno filtriranje.

Modeliranje procesov. Cilji in pomembne zakonitosti pri modeliranju, vrste modelov, načini modeliranja: teoretično in eksperimentalno modeliranje, modeliranje in simulacija kot enovit ciklični postopek, primeri: avtomobilsko vzmetenje, ogrevanje v prostoru, primer iz populacijske dinamike.

Zapisi matematičnih modelov: diferencialne enačbe, prenosne funkcije, bločni diagrami.

Analiza sistemov v časovnem prostoru: vpliv polov in ničel, obravnava proporcionalnih, integrirnih in diferencirnih sistemov, stabilnost.

Simulacija: simulacijska shema, indirektni način, simulacija prenosnih funkcij.

Orodja za računalniško podprto obdelavo signalov, analizo sistemov in simulacijo: Matlab, Signal Processing Toolbox, Control Sytems Toolbox, orodje za simulacijo Matlab- Simulink, okolje za večdomensko objektno orienirano modeliranje in simulacijo Dymola-Modelica.

Predmet učimo na programih

Aplikativna elektrotehnika 1. stopnja

Cilji in kompetence

Študenti morajo osvojiti osnovna znanja iz teorije sistemov, obdelave signalov, osnovne pristope pri teoretičnem modeliranju, metode za simulacijo zveznih dinamičnih sistemov, ob tem morajo postati vešči uporabniki okolja Matlab-Simulink.

Metode poučevanja in učenja

Predavanja in laboratorijske vaje.

Predvideni študijski rezultati

Po uspešno opravljenem predmetu naj bi bili študenti zmožni:

-opisati signale v časovnem prostoru,

-poiskati frekvenčni spekter signalov,

-razviti matematične modele enostavnih procesov,

-izbrati računalniško orodje za modeliranje in obdelavo signalov,

-uporabiti računalniško orodje Matlab-Simulink,

-razviti enostavne simulacijske modele.

Temeljni viri in literatura

Osnovna/basic:

B. Zupančič, Modeliranje in obdelava signalov, delovna verzija učbenika, Univerza v Ljubljani, Fakulteta za elektrotehniko, 2017.
S. Oblak, I. Škrjanc, Matlab s Simulinkom : priročnik za laboratorijske vaje, 1. izdaja, Založba FE in FRI, Univerza v Ljubljani, Fakulteta za elektrotehniko, 2005.

Dodatna/additional:

P. D. Cha , J. I. Molinder , Fundamentals of Signals and Systems: A Building Block Approach, Cambridge University Press, UK, 2006
B. Zupančič, Zvezni regulacijski sistemi 1. del, Založba FE in FRI, Univerza v Ljubljani, Fakulteta za elektrotehniko, 2010.
B. Zupančič, R. Karba, D. Matko, I. Škrjanc, Simulacija dinamičnih sistemov, Založba FE in FRI, Univerza v Ljubljani, Fakulteta za elektrotehniko , 2010.
F. Mihelič, Signali, Založba FE in FRI, Univerza v Ljubljani, Fakulteta za elektrotehniko, Ljubljana, 2006
R. Karba, Modeliranje procesov, 1. izdaja, Založba FE in FRI, Univerza v Ljubljani, Fakulteta za elektrotehniko, 1999.
P. Fritzson, Principles of Object Oriented Modeling and Simulation with Modelica 2.1, IEEE Press, John Wiley&Sons, Inc., Publication, USA, 2004
J.B. Dabney, T.L. Harman , Mastering SIMULINK , Prentice Hall, Upper Saddle River, N.J., USA, 2004.
Dymola, Dynamic Modeling Laboratory, Users manual, ver 2014 FD01. Dessault Systems, Dynasim AB, Sweden, Lund, 2013.