Проектирование и реализация фильтра
Проектируйте цифровой фильтр в Simulink
Проектировать lowpass, highpass, bandpass и полосно-заграждающие фильтры можно с помощью блока Создание Цифровых Фильтров или Мастера реализации фильтров. Эти блоки способны вычислять коэффициенты фильтра для различных структур фильтра. В этом разделе вы используете блок Создание Цифровых Фильтров для преобразования белого шума в шум низкой частоты, чтобы можно было симулировать его эффект на вашу систему.
В качестве практического применения предположим, что пилот говорит в микрофон в кабине самолета. Шум ветра, проходящего над фюзеляжем, также достигает микрофона. Датчик измеряет шум ветра на внешней стороне плоскости. Вы хотите оценить шум ветра внутри кабины и вычесть его из входа в микрофон, чтобы передался только голос пилота. В этой главе вы сначала узнаете, как смоделировать шум низкой частоты, который достигает микрофона. Позже вы узнаете, как удалить этот шум, чтобы слышался только голос пилота.
В этой теме вы используете блок Digital Filter Design для создания низкочастотного шума, который моделирует шум ветра внутри кабины:
Откройте модель путем набора
в MATLAB® командная строка. Эта модель содержит Возможности блок, который отображает исходные синусоиды и синусоиду с добавленным белым шумом.
Откройте библиотеку DSP System Toolbox™ путем ввода
dsplibв командной строке MATLAB.Преобразуйте белый шум в шум низкой частоты, вводя блок Digital Filter Design в свою модель. В сценарии самолета воздух, проходящий над фюзеляжем, создает белый шум, который измеряется датчиком. Блок Random Source моделирует этот шум. Фюзеляж самолета преобразует этот белый шум в шум низкой частоты, разновидность цветного шума, который слышен внутри кабины. Этот шум содержит только определенные частоты и его труднее устранить. В этом примере вы моделируете шум низкой частоты с помощью блока Создание Цифровых Фильтров. Этот блок использует функциональность Создания фильтра Инструмента и анализа (FDATool), чтобы спроектировать фильтр.
Дважды кликните библиотеку Filtering, а затем дважды щелкните по суббрарию Filter Implementations. Щелкните - и перетащите блок Создание Цифровых Фильтров в модель.
Установите параметры блоков Создание Цифровых Фильтров, чтобы спроектировать lowpass и создать шум низкой частоты. Откройте диалоговое окно параметров блоков, дважды кликнув по блоку. Установите параметры следующим образом:
Response Type =
LowpassDesign Method = FIR и, из списка, выберите
WindowFilter Order = Specify order и введите
31Scale Passband - Очищено
Window =
HammingUnits =
Normalized (0 to 1)wc =
0.5
На основе этих параметров блок Создание Цифровых Фильтров проектирует lowpass конечная импульсная характеристика с 32 коэффициентами и частотой отключения 0,5. Блок умножает временную характеристику вашего фильтра на 32 примера окна Хэмминга.
Щелкните Design Filter в нижнем центре диалогового окна, чтобы просмотреть величину ответ фильтра на панели Magnitude Response. Теперь диалоговое окно Создания цифровых фильтров должно выглядеть аналогично следующему рисунку.
Теперь вы разработали цифровой lowpass с использованием блока Создание Цифровых Фильтров.
Можно экспериментировать с блоком Создания цифровых фильтров в порядок разработки собственного фильтра. Для получения дополнительной информации о функциональности блоков смотрите Digital Filter Design страницы с описанием блоков.
Добавьте цифровой фильтр к своей модели
В этой теме вы добавляете lowpass, созданный вами в Design a Цифровой Фильтр in Simulink, к своему блоку. Используйте этот фильтр, который преобразует белый шум в цветной шум, чтобы симулировать шум ветра низкой частоты внутри кабины:
Если модель, которую вы создали в Design цифровой фильтр in Simulink, не открыта на вашем рабочем столе, можно открыть эквивалентную модель, набрав
в командной строке MATLAB.
Включите блок Создание Цифровых Фильтров в свою блок-схему, поместив его между блоком Random Source и блоком Sum.
Запустите модель и просмотрите результаты в окне Scope. В этом окне показан исходный входной сигнал и сигнал с добавленным к нему низкочастотным шумом.
Теперь вы построили цифровой фильтр и использовали его, чтобы смоделировать наличие цветного шума в вашем сигнале. Это аналогично моделированию низкочастотного шума, достигающего микрофона в кабине самолета. Теперь, когда вы добавили шум в свою систему, можно экспериментировать с методами его устранения.