Sistemas. Señales que transportan. Transformación. Temas a tratar. Podemos ver el mundo como. Objetivos. Definición...
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- Jaime Miranda Aguilar
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1 2 Tems trtr Sistems Definición de sistem. Propieddes y Clsificción de sistems. Sistems lineles e invrintes en el tiempo (LTI). Ecuciones en diferencis. Digrms de bloques. 3 Objetivos Podemos ver el mundo como Comprender el concepto de sistem. Interpretr correctmente ls propieddes de un sistem. Comprender l importnci de los sistems LTI. Mnejr el concepto de ecuciones en diferencis y ecuciones de recurrenci. Señles que trnsportn Informción y son trnsformds por Sistems 5 6 Podemos ver el mundo como Definición... Informción de entrd Señl de entrd x(t) Función Sistem y(t) = f (x(t), )) Trnsformción Informción de slid Señl de slid y(t) Función Un colección de objetos que están dispuestos de un form ordend, de cuerdo su finlidd. Un ente formdo por un conjunto de elementos que evolucionn coordindmente según determinds regls 1
2 2 7 8 Definición... Culquier prte de un mbiente que cus que cierts señles que existen en él se encuentren relcionds. Culquier proceso que produce un trnsformción de señles L interrelción de ls señles impuest por ls leyes que gobiernn l sistem se denomin Regl del Sistem Ejemplo sencillo 9 Ejemplo Rel: Aprto Fondor 10 Sistem pr el cálculo de: y[ n] (2 x[ n]- x[ n] ) 2 2 Esquem Aprto Fondor Fuentes de Excitción: 12 Modelo AR del prto fondor Entonción 15 Cuerds Vocles (sonoros) Constricción Oclusión y Liberción Generdor de pulsos Generdor de ruido blnco Emisión sonor o sord n G + Predictor Linel Prámetros n
3 16 17 Más Ejemplos... Físicos: Ms-resorte, Circuito Eléctrico Químicos: Membrns, Pil Biológicos: Crdiovsculr, Nervioso Económicos: Ec. Ncionl, PYMEs Sociológicos: Político, C. Filosófics Místicos: Religión, C. Literris... Entiddes Abstrcts Considerremos los sistems como entiddes bstrcts independientemente de su estructur físic x 1 (t) x 2 (t) x 3 (t) x n (t) x (t) y 1 (t) y 2 (t) y n (t) y (t) Interconexión de sistems Clsificción de los Sistems () Serie (b) Prlelo (c) Mixto Tiempo Discreto o Continuo Cntidd de Entrds y Slids Lineles o No lineles Vribles o Invribles en el Tiempo Determinísticos o No Determiníscticos Anticiptivos o No nticiptivos Prámetros Concentrdos o Distribuidos Inversibles o no Inversibles Estbles o Inestbles Con Memori o Sin Memori Sistems de Tiempo Discreto y de Tiempo Continuo 20 Cntidd de Entrds y Slids 21 t discreto: Ls señles no están definids o son constntes entre intervlos. x t x x() x[] t : Intervlos de tiempo Sistems SISO Sistems MISO Sistems SIMO t continuo:? Sistems MIMO 3
4 22 23 Sistem Linel Si un entrd consiste de l sum pesd de muchs entrds, entonces: l slid es l sum pesd de ls respuests del sistem c/u de ess entrds. Linelidd Un sistem linel posee ls propieddes de homogeneidd y superposición Homogeneidd Superposición x(t) y(t) x 1 (t) y 1 (t) y x 2 (t) y 2 (t) x(t) y(t) x 1 (t) + x 2 (t) y 1 (t) + y 2 (t) Importnte En un sistem linel, un señl de entrd nul, tiene slid nul. Un sistem linel no greg rmónicos l señl, sólo cmbi los vlores reltivos de los componentes frecuenciles y existentes en l mism. 26 Sistems Lineles y Señles En un sistem linel ls señles o sus componentes rbitrris ctún de mner independiente entre ells, es decir que no interctún. De llí l importnci de métodos de descomposición en señles básics como el nálisis de Fourier. 27 4
5 28 29 Invrinz Temporl Un sistem invrible en el tiempo es quel en el cul sus prámetros no se modificn con el tiempo. Un corrimiento en el tiempo de l señl de entrd cus un corrimiento en el tiempo de l señl de slid. Si y(t) es l slid cundo x(t) es l entrd, entonces y(t - t o ) es l slid cundo x(t - t o ) es l entrd Sistems vribles en el tiempo Se puede decir que un sistem es vrible en el tiempo si: desplzndo l entrd obtenemos, prtir de un desplzmiento idéntico de l slid, respuests diferentes de l que se obtienen con desplzmiento nulo. Ejs: Un hmc, un filtro dpttivo, SCV Sistems LTI L dinámic de los sistems de tiempo continuo se represent medinte ecuciones diferenciles y l de los sistems de tiempo discreto medinte ecuciones en diferencis. Cundo ests son lineles y de coeficientes constntes el sistem se denomin linel e invrinte en el tiempo (LTI). Estos sistems representn un mpli vriedd de fenómenos físicos. Sistems determinísticos y No determinísticos Regl? Cuslidd: Sistems Anticiptivos y No Anticiptivos Un sistem es cusl si l slid en culquier instnte depende únicmente de los vlores presentes y psdos de l entrd, y de vlores psdos de l slid. Suele llmrse no nticiptivo y que l slid del sistem no se nticip considerndo vlores futuros de l entrd. Ejemplo de sistem cusl y[n] = 3 x[n] - 4 x[n - 2] Ejemplo de sistem no cusl y[n] = x[n] - x[n + 1] 5
6 34 35 Prámetros Concentrdos Prámetros Distribuidos L entrd fect en form simultáne cd uno de los elementos del sistem. Se pueden describir medinte ecuciones diferenciles ordinris. Interes l form en que se distribuye l entrd o sus efectos en ls dimensiones espciles del sistem. Deben describirse medinte ecuciones diferenciles en derivds prciles Ejemplos Prámetros Distribuidos Ejemplo: Distribución del clor en un superficie Cble coxil. Circuitos de RF en generl. Distribución del clor en un superficie. Trnsmisión de un ond en un superficie Inversibilidd Inversibilidd Un sistem es inversible si observndo su slid podemos encontrr determinísticmente su entrd. Por ejemplo, un sistem inversible de tiempo continuo es: y(t) = 2x(t) pr el cul el sistem inverso es z(t) = ½ y(t) x(t) x[n] y(t) = 2x(t) Sistem y(t) y[n] z(t) = y(t)/2 Sistem Inverso z(t) = x(t) z[n] = x[n] 6
7 40 41 Estbilidd Estbilidd Intuitivmente un sistem estble es quel en el cul l slid tiende un vlor fijo x(t) x(t) y(t) y(t) x(t): Entrd Ej: Acelerción y(t): Slid Estbilidd Si l entrd un sistem estble está cotd, entonces l slid tmbién debe ser cotd (no diverge). Ej: Un sistem cuy slid es igul l sum de tods ls entrds psds es inestble, y que su slid puede crecer continumente unque sus entrds estén cotds. Sistems sin Memori Se dice que un sistem no tiene memori si l slid pr cd vlor de l vrible independiente depende únicmente de su entrd en ese instnte. Estos sistems son tmbién llmdos estáticos Sistems sin Memori Por ejemplo, un resistenci es un sistem sin memori: si se consider l entrd x(t) como l corriente eléctric y el voltje como l slid y(t). L relción slid/entrd de un resistor es: y(t) = R x(t). Otros Ejemplos? Sistems con Memori En los sistems con memori l slid depende no sólo de l entrd en ese instnte, sino tmbién de ls entrds nteriores. Estos sistems son tmbién denomindos dinámicos. 7
8 8 46 Sistems con Memori Por ejemplo, un cpcitor es un sistem con memori y que si l corriente eléctric es tomd como entrd y l tensión como slid y(t) = 1/C x(t) dt t=0 t=0 49 Sistems LTI Discretos El concepto de memori jueg un ppel fundmentl en el nálisis y compresión del funcionmiento de los sistems lineles medinte l convolución. Sistems Autorregresivos (AR) Sistems Moving Averge (MA) Sistems ARMA Ecuciones en diferencis... Un ecución diferencil de orden N y coeficientes constntes está dd por: N 0 M d y( t) d x( t).. dt dt 0 L contrprte discret es l ecución en diferencis linel de coeficientes constntes: N. y[ n ] b. x[ n ] M 0 0 Ecuciones en diferencis... Est puede comodrse de l siguiente form: M N 1 y[ n] b. x[ n ] y[ n ] 0 0 1
9 9 Sistems Autorregresivos (AR) 52 Sistems Moving Averge (MA) 53 Su slid en un instnte depende del vlor ctul de l entrd y de los vlores nteriores de l propi slid Su slid depende solmente del vlor ctul de l señl de entrd y sus vlores nteriores. y[ n] N i b y[ n i] i x[ n] y[ n] M b j j0 0 x[ n j] Sistems ARMA Son los más generles, donde l slid depende de vlores nteriores de l entrd y de l propi slid. y[ n] N i y[ n i] M i 1 0 j 0 0 bj x[ n j] Sistems FIR y IIR FIR (Sistems de Respuest Finit l Impulso): los sistems MA son sistems de este tipo. No tienen problems respecto l estbilidd y cuslidd, y que su slid depende únicmente de ls entrds nteriores y l ctul. Pueden existir FIR no cusles. Ej: Filtros de Imgen Sistems FIR y IIR IIR (Sistems de Respuest Infinit l Impulso): los sistems AR y los ARMA son IIR, y que un impulso en l entrd provoc que su slid tiend cero cundo el tiempo tiende infinito. Estos sistems son estbles si todos los polos de l función trnsferenci tienen prte rel negtiv. Representción de sistems LTI Un form de representr sistems LTI discretos es medinte digrms de bloques. Estos fcilitn l interpretción de su comportmiento en form gráfic.
10 58 59 Representción de sistems LTI Es necesrio definir: Representción de sistems LTI Ejemplo - Digrm de bloques del sistem: Sum (por un esclr) Multiplicción y[n] = 3x[n] + 5x[n-1] - 2y[n-1] Retrdo 60 Bibliogrfí pr est Unidd OppenheimWillsy: 2.5, 2.6 Sinh: 1.1, 1.2 Kwern: 3.1, 3.2, 3.3, 3.4 (Ls referencis complets se encuentrn en l Plnificción de Cátedr) 10
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