Документация

Изучение схемы технологического процесса

На схеме технологического процесса, показанной на следующем рисунке, перечислены шаги и показан порядок процесса проектирования фильтра.

Первые четыре шага процесса проектирования фильтра относятся к объекту спецификации фильтра, в то время как последние два шага связаны с объектом реализации фильтра. Обе эти задачи рассматриваются более подробно в следующих разделах. Шаг 5 - конструкция фильтра, является шагом перехода от объекта спецификаций фильтра к объекту реализации. Этап анализа и проверки является абсолютно необязательным. Он предоставляет разработчику фильтров методы, обеспечивающие соответствие фильтра всем критериям проектирования. В зависимости от результатов этой проверки можно вернуться к шагам 3 и 4, либо выбрать другой алгоритм, либо настроить текущий. Вы также можете вернуться к шагам 3 или 4 после фильтрации входных данных с помощью разработанного фильтра (шаг 7) и обнаружить, что вы хотите изменить фильтр или изменить его дальше.

На схеме показана команда справки для каждого шага. Введите справочную строку в командной строке MATLAB ® для получения инструкций и дополнительных ссылок на документацию для конкретного шага. Не все шаги должны выполняться явным образом. Например, можно перейти от шага 1 непосредственно к шагу 5, и программа выполнит промежуточные три шага .

Ниже приведены подробности для каждого из этапов, показанных выше.

Выбор ответа

При вводе:

help fdesign/responses

Для запуска фильтра необходимо выбрать ответ. В этом примере объект спецификации полосового фильтра создается путем ввода следующего:

d = fdesign.bandpass

Выбор спецификации

Спецификация представляет собой массив параметров конструкции для данного фильтра. Спецификация является свойством объекта Specifications.

При выборе ответа фильтра доступно несколько различных спецификаций. Каждый из них содержит различную комбинацию параметров проектирования. После создания объекта спецификации фильтра можно запросить доступные спецификации для этого ответа. Спецификации, отмеченные звездочкой, требуют Toolbox™ системы DSP.

d = fdesign.bandpass; % step 1 - choose the response
set (d, 'specification')

ans =

  16×1 cell array

    'Fst1,Fp1,Fp2,Fst2,Ast1,Ap,Ast2'
    'N,F3dB1,F3dB2'
    'N,F3dB1,F3dB2,Ap'
    'N,F3dB1,F3dB2,Ast'
    'N,F3dB1,F3dB2,Ast1,Ap,Ast2'
    'N,F3dB1,F3dB2,BWp'
    'N,F3dB1,F3dB2,BWst'
    'N,Fc1,Fc2'
    'N,Fc1,Fc2,Ast1,Ap,Ast2'
    'N,Fp1,Fp2,Ap'
    'N,Fp1,Fp2,Ast1,Ap,Ast2'
    'N,Fst1,Fp1,Fp2,Fst2'
    'N,Fst1,Fp1,Fp2,Fst2,C'
    'N,Fst1,Fp1,Fp2,Fst2,Ap'
    'N,Fst1,Fst2,Ast'
    'Nb,Na,Fst1,Fp1,Fp2,Fst2'

d = fdesign.arbmag; 
set(d,'specification')

ans =

  7×1 cell array

    'N,F,A'
    'F,A,R'
    'Nb,Na,F,A'
    'N,B,F,A'
    'N,B,F,A,C'
    'B,F,A,R'
    'Nb,Na,B,F,A'

set можно использовать для выбора одной из доступных спецификаций следующим образом:

d = fdesign.lowpass;
% step 1: get a list of available specifications
set (d, 'specification') 

ans =

  18×1 cell array

    'Fp,Fst,Ap,Ast'
    'N,F3dB'
    'Nb,Na,F3dB'
    'N,F3dB,Ap'
    'N,F3dB,Ap,Ast'
    'N,F3dB,Ast'
    'N,F3dB,Fst'
    'N,Fc'
    'N,Fc,Ap,Ast'
    'N,Fp,Ap'
    'N,Fp,Ap,Ast'
    'N,Fp,F3dB'
    'N,Fp,Fst'
    'N,Fp,Fst,Ap'
    'N,Fp,Fst,Ast'
    'N,Fst,Ap,Ast'
    'N,Fst,Ast'
    'Nb,Na,Fp,Fst'

% step 2: set the required specification
 set (d, 'specification', 'N,Fc') 

Выбор алгоритма

Доступность алгоритмов зависит от выбранной характеристики фильтра, параметров конструкции и доступности панели системных инструментов DSP. Другими словами, для того же фильтра нижних частот изменение записи спецификации также изменяет доступные алгоритмы. В следующем примере для фильтра нижних частот и спецификации 'N, Fc', доступен только один алгоритм -window.

% step 2: set the required specification
set (d, 'specification', 'N,Fc') 
% step 3: get available algorithms
designmethods (d,'Systemobject',true) 

Design Methods that support System objects for class fdesign.lowpass (N,Fc):


window

set (d, 'specification', 'Fp,Fst,Ap,Ast')
designmethods(d,'Systemobject',true)

Design Methods that support System objects for class fdesign.lowpass (Fp,Fst,Ap,Ast):


butter
cheby1
cheby2
ellip
equiripple
ifir
kaiserwin
multistage

filt = design(d,'butter','Systemobject',true)

filt = 

  dsp.BiquadFilter with properties:

                   Structure: 'Direct form II'
             SOSMatrixSource: 'Property'
                   SOSMatrix: [13×6 double]
                 ScaleValues: [14×1 double]
           InitialConditions: 0
    OptimizeUnityScaleValues: true

  Show all properties

Если этот шаг не выполняется явно, design автоматически выбирает оптимальный алгоритм для выбранного ответа и спецификации.

Настройка алгоритма

Опции настройки, доступные для любого заданного алгоритма, зависят не только от самого алгоритма, выбранного в разделе Выбор алгоритма, но и от спецификации, выбранной в разделе Выбор спецификации. Чтобы просмотреть все доступные параметры, введите в командной строке MATLAB следующее:

help (d, 'algorithm-name')

Применение этих опций настройки происходит во время проектирования фильтра, поскольку эти опции являются свойствами объекта реализации фильтра, а не объекта спецификации.

Если этот шаг не выполняется явно, выбирается оптимальная структура алгоритма.

Проектирование фильтра

Чтобы создать фильтр, используйте design команда:

% Design filter without specifying the algorithm
filt = design(d,'Systemobject',true);

Чтобы применить алгоритм, выбранный в разделе Выбор алгоритма, используйте то же самое design , но укажите алгоритм следующим образом:

filt = design(d,'butter','Systemobject',true)

Для получения справки и просмотра всех доступных параметров введите:

help fdesign/design

filt = design(d, 'butter', 'filterstructure', 'df2sos','Systemobject',true)

filt = 

  dsp.BiquadFilter with properties:

                   Structure: 'Direct form II'
             SOSMatrixSource: 'Property'
                   SOSMatrix: [13×6 double]
                 ScaleValues: [14×1 double]
           InitialConditions: 0
    OptimizeUnityScaleValues: true

  Show all properties

Шаг проектирования фильтра, как и первая задача выбора ответа, должен выполняться явно. Объект фильтра создается только тогда, когда design вызывается.

Анализ конструкции

После проектирования фильтра можно проанализировать его, чтобы определить, удовлетворяет ли фильтр критериям проектирования. Анализ фильтра разбит на следующие основные разделы:

Для получения списка методов анализа для фильтра дискретного времени введите в командной строке MATLAB следующее:

dsp.<sysobjName>.helpFilterAnalysis

Заменить <sysobjName> с именем системного object™. Также можно просмотреть список методов анализа в категории Анализ фильтра (Filter Analysis).

Для анализа фильтра необходимо явно выполнить этот шаг.

Реализация или применение фильтра к входным данным

После проектирования и оптимизации фильтра его можно использовать для фильтрации фактических входных данных.

y = filt(x)

help realizemdl