Vezja in signali v energetiki

Opis predmeta

Definicija, lastnosti in omejitve strnjenega linearnega vezja, karakteristike idealnih elementov. 

Bazični električni signali: harmonični signal, enotina stopnica, enotin impulz in operacije na signalih.

Topološki opis vezja, vpadna matrika, matrika oken grafa, vejna, zančna in vozliščna metoda postavljanja enačb vezja.  

Teorem o transformaciji virov, dualnost in Tellegenov teorem.

Klasična analiza: sistemska diferencialna enačba in njena rešitev, začetni pogoji in interpretacija rešitve.

Konvolucijska metoda.

Izmenična analiza: kazalci, sistemska funkcija, imitančna in prevajalna funkcija, kompleksna moč , Tellegenov teorem in Bodejev diagram

Enovhodna vezja: Théveninov in Nortonov dvopol, teorem o maksimalnem prenosu moči, resonanca.

Dvovhodna vezja: teorem o recipročnosti, parametri dvovhodnih vezij, ekvivalentna vezja in združevanje. Vhodna impedanca, preslikave impedanc in impedančno prilagajanje, prevajalne lastnosti in prevajalna funkcija. 

Analiza s spektri: Signalni spektri, uporaba Fourierove trigonometrijske in eksponentne vrste in integrala pri analizi linearnih vezij.  

Laplaceova transformacija: Laplaceov transform, model vezja v domeni kompleksne frekvence, začetno stanje vezja, sistemska funkcija, analiza vezij z Laplaceovo transformacijo. Računanje inverzne transformacije.

Cilji in kompetence

Cilj predmeta je podati znanje o linearnih vezjih in sistemih, vključno s povezovanjem signalnih domen in analiz linearnih sistemov. 

Študent spozna temeljnega znanja o strnjenih električnih vezjih in analizah linearnih električnih vezij in linearnih sistemov. Spozna predstavitve, komponiranja in analize zveznih signalov vključno s spektri in Laplaceovo transformacijo. Spoznavanje sistemskih vidikov in temeljna znanj ter razumevanj analize linearnih sistemov in izbranih fenomenov v linearnih sistemih, povezanih z elektroenergetiko in mehatroniko.

Metode poučevanja in učenja

Predavanja podajajo teoretične osnove in osnovne načine sklepanja, ki so redno podkrepljeni s primeri. Avditorne vaje podajajo več primerov z namenom izboljšanja analitičnih spretnosti in osvetljevanja dodatnih vidikov. Oba procesa sta podprta z uporabo odprtega spletnega simulatorja vezij, ki omogoča prikaze v predavalnici in prostovoljno konstruktivno delo študentov doma. Gre za pokrivanje obvladljivih primerov linearnih sistemov v smislu odziva na dano vzbujanje. Reprezentacije signalov v različnih domenah so podprte z uporabo Jupyter Python okolja, ki sodeluje s simulatorjem.

Predvideni študijski rezultati

Študent bo po opravljenem modulu zmožen:

• Klasificirati sistem glede na linearnost, časovno invariantnost in vzročnost;
• Izbrati in uporabiti predstavitev signalov;
• Uporabiti osnovne operacije na signalih;
• Analizirati odzive sistema v smislu prehodnih pojavov in stacionarnih stanj ter lastnih odzivov;
• Izbrati metodo analize sistema na podlagi tipa vhodnega signala;
• Opraviti kompleksne analize signalov ter njihovih odzivov, kot so izračun amplitudnega ter faznega spektra;
• Opraviti harmonično analizo linearnega sistema vključno z dvopoli in četveropoli.

Reference nosilca

1. KOVAČ, Uroš, KOŠIR, Andrej. Fast estimation of the non-stationary amplitude of a harmonically distorted signal using a Kalman filter. Metrol. Syst. Pomiarowe, 2013, str. 27-42.
2. PERKON, Igor, KOŠIR, Andrej, ITSKOV, Pavel M., TASIČ, Jurij F., DIAMOND, Mathew. Unsupervised quantification of whisking and head movement in freely moving rodents. Journal of neurophysiology, 2011, str. 1950-196
3. PESKO, Marko, JAVORNIK, Tomaž, VIDMAR, Luka, KOŠIR, Andrej, ŠTULAR, Mitja, MOHORČIČ, Mihael. The indirect self-tuning method for constructing radio environment map using omnidirectional or directional transmitter antenna. EURASIP Journal on wireless communications and networking, 2015, str. 1 – 12.
4. KOŠIR, Andrej, MUJČIĆ, Aljo, SULJANOVIĆ, Nermin, TASIČ, Jurij F. Noise variance estimation based on measured maximums of sampled subsets. Math. comput. Simul, 2004, str. 629-639.
5. VODLAN, Tomaž, KOŠIR, Andrej. Using social signal of hesitation in multimedia content retrieval : Graphical analysis of selection traces in the matrix-factorization space of multimedia items. International journal of advanced computer science & applications, 2014, str. 1-26.

Temeljni viri in literatura

1. B. P. Lahti: Linear Systems and Signals, Oxford university press, 2005
2. P. D. Cha, J. I. Molinder: Fundamentals of Signals and Systems, Cambridge university press, 2006
3. J. Mlakar: Linearna vezja in signali, Založba FE in FRI, 2002
4.  A. Košir: Linearna vezja in signali, zbirka rešenih vaj, Založba FE in FRI, 2005.