Математическое моделирование радиотехнических устройств и систем (2016) — различия между версиями
Материал из SRNS
Korogodin (обсуждение | вклад) (→Календарный план) |
Korogodin (обсуждение | вклад) м (Korogodin переименовал страницу Математическое моделирование радиотехнических устройств и систем в [[Математическое моделирование радио…) |
||
| (не показаны 13 промежуточных версий 1 участника) | |||
| Строка 9: | Строка 9: | ||
== Правила аттестации == | == Правила аттестации == | ||
| − | Обязательным условием для получения допуска к экзамену является выполнение и защита 4 лабораторных работ. | + | Обязательным условием для получения допуска к экзамену является выполнение и защита 4 лабораторных работ и расчетного задания. |
Лабораторные работы выполняются на территории университета после получения соответствующего допуска, который основывается на наличии теоретических знаний по работе и выполнении домашней подготовки. | Лабораторные работы выполняются на территории университета после получения соответствующего допуска, который основывается на наличии теоретических знаний по работе и выполнении домашней подготовки. | ||
| Строка 15: | Строка 15: | ||
При пропуске лабораторной работы по причине недопуска или неявки деканатом назначается отработка во время зачетной недели. При наличии предварительной договоренности с преподавателем '''до начала''' лабораторной работы отработка может быть выполнена до зачетной недели. | При пропуске лабораторной работы по причине недопуска или неявки деканатом назначается отработка во время зачетной недели. При наличии предварительной договоренности с преподавателем '''до начала''' лабораторной работы отработка может быть выполнена до зачетной недели. | ||
| − | Календарным планом предусмотрено проведение 8 практических занятий. В рамках практических занятий будут развиваться навыки моделирования, решаться разнообразные задачи с индивидуальной фиксацией результатов | + | Календарным планом предусмотрено проведение 8 практических занятий. В рамках практических занятий будут развиваться навыки моделирования, решаться разнообразные задачи с индивидуальной фиксацией результатов. Выполнение этих задач является необходимым условием для получения на экзамене оценок "хорошо" и "отлично". |
| + | |||
| + | В качестве расчетного задания выступает выполнение моделирования по собственной теме магистерской диссертации. Для получения оценки "удовлетворительно" необходимо подготовить постановку задачи моделирования и предложить тестовые воздействия. Пример такого технического задания доступен [[media:ММРУиС_ТЗ.doc|тут]]. Для получения более высоких оценок за РЗ необходимо выполнить полный цикл моделирования: в дополнение к вышесказанному составить математическую модель, компьютерную модель, отработать её на тестовых воздействиях, проверить адекватность результатов, выполнить основной объем моделирования и подготовить полный отчет. | ||
== Календарный план == | == Календарный план == | ||
| Строка 26: | Строка 28: | ||
| 1 || 01.02 || 1. [[media:ММРТиС_Лк1.pdf|Методологические основы моделирования]] | | 1 || 01.02 || 1. [[media:ММРТиС_Лк1.pdf|Методологические основы моделирования]] | ||
| 1. [[Задание 1 к практическим занятиям (ММ РУиС)|Системы контроля версий. Моделирование RC-цепи.]] | | 1. [[Задание 1 к практическим занятиям (ММ РУиС)|Системы контроля версий. Моделирование RC-цепи.]] | ||
| − | | | + | | |
|- align=center | |- align=center | ||
| Строка 36: | Строка 38: | ||
| 3 || 15.02 || 3. [[media:ММРТиС_Лк3.pdf|Математические модели радиоустройств и систем]] | | 3 || 15.02 || 3. [[media:ММРТиС_Лк3.pdf|Математические модели радиоустройств и систем]] | ||
| 2. [[Задание 2 к практическим занятиям (ММ РУиС)|Доплеровский сдвиг навигационного сигнала.]] | | 2. [[Задание 2 к практическим занятиям (ММ РУиС)|Доплеровский сдвиг навигационного сигнала.]] | ||
| − | | | + | | 1. [[media:ММРУиС_ЛР1.pdf|Моделирование электрических цепей методом несущей]] |
|- align=center | |- align=center | ||
| Строка 55: | Строка 57: | ||
|- align=center | |- align=center | ||
| 7 || 14.03 || 6. [[media:ММРТиС_Лк6.pdf|Метод несущей при моделировании радиосистем]] | | 7 || 14.03 || 6. [[media:ММРТиС_Лк6.pdf|Метод несущей при моделировании радиосистем]] | ||
| − | | | + | | 4. [[Задание 4 к практическим занятиям (ММ РУиС)|Быстрое преобразование Фурье. Режектор узкополосных помех.]] |
| 2. [[media:ММРУиС_ЛР2.pdf|Диаграмма направленности антенной решетки]] | | 2. [[media:ММРУиС_ЛР2.pdf|Диаграмма направленности антенной решетки]] | ||
|-align=center | |-align=center | ||
| 8 || 21.03 || 7. [[media:ММРТиС_Лк7.pdf|Моделирование линейных звеньев]] | | 8 || 21.03 || 7. [[media:ММРТиС_Лк7.pdf|Моделирование линейных звеньев]] | ||
| − | | | + | | |
| | | | ||
|- align=center | |- align=center | ||
| 9 || 28.03 || 8. [[media:ММРТиС_Лк8.pdf|Проектирование цифровых фильтров]] | | 9 || 28.03 || 8. [[media:ММРТиС_Лк8.pdf|Проектирование цифровых фильтров]] | ||
| − | | | + | | 5. [[Задание 5 к практическим занятиям (ММ РУиС)|Моделирование линейных звеньев]] |
| | | | ||
|- align=center | |- align=center | ||
| 10 || 04.04 || 9. [[media:ММРТиС_Лк9.pdf|Моделирование нелинейных звеньев]] | | 10 || 04.04 || 9. [[media:ММРТиС_Лк9.pdf|Моделирование нелинейных звеньев]] | ||
| − | | | + | | |
| | | | ||
|- align=center | |- align=center | ||
| − | | 11 || 11.04 || 10. [[media:ММРТиС_Лк10.pdf|Метод комплексных амплитуд при моделировании радиосистем]] | + | | 11 || 11.04 || 10. [[media:ММРТиС_Лк10.pdf|Метод комплексных амплитуд при моделировании радиосистем]] |
| + | | 6. [[Задание 6 к практическим занятиям (ММ РУиС)|Проектирование цифрового фильтра]] | ||
| 3. [[media:ММРУиС_ЛР3.pdf|Моделирование системы обнаружения сигнала методом статистических эквивалентов]] | | 3. [[media:ММРУиС_ЛР3.pdf|Моделирование системы обнаружения сигнала методом статистических эквивалентов]] | ||
| − | |||
|- align=center | |- align=center | ||
| 12 || 18.04 || 11. [[media:ММРТиС_Лк11.pdf|Метод статистических эквивалентов при моделировании радиосистем]] | | 12 || 18.04 || 11. [[media:ММРТиС_Лк11.pdf|Метод статистических эквивалентов при моделировании радиосистем]] | ||
| − | | | + | | |
| | | | ||
|- align=center | |- align=center | ||
| 13 || 25.04 || 12. [[media:ММРТиС_Лк12.pdf|Формирование реализаций случайных величин]] | | 13 || 25.04 || 12. [[media:ММРТиС_Лк12.pdf|Формирование реализаций случайных величин]] | ||
| − | | | + | | 7. [[Задание 7 к практическим занятиям (ММ РУиС)|Статистический эквивалент коррелятора]] |
| | | | ||
| Строка 95: | Строка 97: | ||
|- align=center | |- align=center | ||
| 15 || 09.05 || | | 15 || 09.05 || | ||
| − | | | + | | 8. [[Задание 8 к практическим занятиям (ММ РУиС)|Формирование реализаций случайных величин]] |
| − | | | + | | 4. [[media:ММРУиС_ЛР4.pdf|Моделирование следящей системы методом информационного параметра]] |
|- align=center | |- align=center | ||
| 16 || 16.05 || 13. [[media:ММРТиС_Лк13.pdf|Формирование реализаций случайных процессов]] | | 16 || 16.05 || 13. [[media:ММРТиС_Лк13.pdf|Формирование реализаций случайных процессов]] | ||
| − | | | + | | |
| | | | ||
|- align=center | |- align=center | ||
| − | | 17 || 23.05 || 14. [[media:ММРТиС_Лк14.pdf|Обработка результатов статистических экспериментов]] | + | | 17 || 23.05 || 14. [[media:ММРТиС_Лк14.pdf|Обработка результатов статистических экспериментов]] |
| − | | | + | | |
| − | | | + | | |
|- align=center | |- align=center | ||
| 18 || 30.05 || 15. Метод информационного параметра при моделировании радиосистем | | 18 || 30.05 || 15. Метод информационного параметра при моделировании радиосистем | ||
| − | | | + | | |
| | | | ||
| Строка 120: | Строка 122: | ||
|} | |} | ||
| − | [[media: | + | [[media:ММРТиС_2016_Списки.ods|Журнал успеваемости]]. |
== Вопросы к экзамену == | == Вопросы к экзамену == | ||
| Строка 154: | Строка 156: | ||
# Проверка статистических гипотез по критерию Пирсона. Пример в MATLAB/Octave. | # Проверка статистических гипотез по критерию Пирсона. Пример в MATLAB/Octave. | ||
# Оценка моментов распределения. Оценка корреляционной функции и спектральной плотности мощности случайного процесса. Примеры в MATLAB/Octave. | # Оценка моментов распределения. Оценка корреляционной функции и спектральной плотности мощности случайного процесса. Примеры в MATLAB/Octave. | ||
| + | |||
| + | == Заметки по проведению занятий в 2016 году == | ||
| + | |||
| + | === Лекции 1-4 === | ||
| + | |||
| + | Т.к. в этом году студентов не много (20+8), да и лекции стоят первой парой понедельника, то место их проведения перенесено в лабораторию. По статистике первых занятий посещает их около трети студентов. Наличие доступа к компьютерам позволило расширить вторую лекцию "Основы использования MATLAB" до трех занятий. Такой формат представляется продуктивным, т.к. позволяет попробовать студентам описываемые в лекции функции, приемы и методики непосредственно на лекции. В балансе лекций имеем -2. | ||
| + | |||
| + | === Лекция 5 === | ||
| + | Лекция "Представление сигналов в частотной области" проведена сразу после знакомства с Матлабом. Некоторые выкладки и примеры тут же были опробованы в Матлабе. Тема была раскрыта до описания способов моделирования сигналов, что теперь выглядит вполне логичным - теперь проще будет рассказывать о дискретизации при методе несущей. В лекциях отсутствует слайд с интерпретацией БПФа как набора фильтров типа sinc - проще было бы описывать утечку спектра. | ||
| + | |||
| + | === Лекция 6 === | ||
| + | |||
| + | Есть мысль, что лекции "Радиотехнические системы", "Моделирование сигналов", "Моделирование сигналов методом несущей" следует разбить на две (баланс +1): | ||
| + | * Сигналы в радиосистемах (перечисление различных систем, их структурных схем, обобщенная схема, 4 идеи представления сигналов) | ||
| + | * Моделирование движения объектов (системы координат, поступательное, вращательное движение, вектор вращения, матрица вращения, кватернионы, уравнение Пуассона, сила Кориолиса, центростремительная сила) | ||
| + | |||
| + | Темы "Радиотехнические системы", "Моделирование сигналов", пройденные галопом, как раз заняли 1 пару. В следующий раз следует подробнее расписать про квантование сигнала в MATLAB (fi, quantize и т.п.). Можно рассказать про SINAD, сопроводить реальными выборками. | ||
[[Категория:ММ РУиС (дисциплина)]] | [[Категория:ММ РУиС (дисциплина)]] | ||
Текущая версия на 11:46, 30 января 2017
Дисциплина "Математическое моделирование радиотехнических устройств и систем" входит в базовую часть общенаучного цикла занятий учебного плана подготовки магистров по направлению 210400 "Радиотехника".
Преподается на втором семестре первого года обучения магистров (5 курс). Нагрузка составляет 4 академических часа в неделю, 2 из которых - лекции, 1 ч. - практические занятия и 1 ч. - лабораторные работы. Всего 144 часа, из которых половина, 72, - на самостоятельную работу.
Учебный план не предполагает курсовых проектов, но включает расчетное задание и экзамен по дисциплине.
По дисциплине подготовлен электронный учебно-методический комплекс.
Содержание |
[править] Правила аттестации
Обязательным условием для получения допуска к экзамену является выполнение и защита 4 лабораторных работ и расчетного задания.
Лабораторные работы выполняются на территории университета после получения соответствующего допуска, который основывается на наличии теоретических знаний по работе и выполнении домашней подготовки.
При пропуске лабораторной работы по причине недопуска или неявки деканатом назначается отработка во время зачетной недели. При наличии предварительной договоренности с преподавателем до начала лабораторной работы отработка может быть выполнена до зачетной недели.
Календарным планом предусмотрено проведение 8 практических занятий. В рамках практических занятий будут развиваться навыки моделирования, решаться разнообразные задачи с индивидуальной фиксацией результатов. Выполнение этих задач является необходимым условием для получения на экзамене оценок "хорошо" и "отлично".
В качестве расчетного задания выступает выполнение моделирования по собственной теме магистерской диссертации. Для получения оценки "удовлетворительно" необходимо подготовить постановку задачи моделирования и предложить тестовые воздействия. Пример такого технического задания доступен тут. Для получения более высоких оценок за РЗ необходимо выполнить полный цикл моделирования: в дополнение к вышесказанному составить математическую модель, компьютерную модель, отработать её на тестовых воздействиях, проверить адекватность результатов, выполнить основной объем моделирования и подготовить полный отчет.
[править] Календарный план
[править] Вопросы к экзамену
В каждый экзаменационный билет входят два вопроса из следующего списка:
- Методология и процедура компьютерного моделирования на примере моделирования в рамках магистерской работы.
- Радиосистемы. Типы радиотехнических систем и их обобщенные схемы.
- Формальное описание РТС и структура её компьютерной модели.
- Классификация методов моделирования по форме описания сигналов.
- Описание и моделирование выходного сигнала АЦП.
- Представление сигналов в частотной области. Дискретное преобразование Фурье. Нормировка и интерпретация результатов дискретного преобразования Фурье. Примеры в MATLAB/Octave.
- Представление сигналов в частотной области. Теорема Парсеваля. "Утечка спектра". Оконная обработка. Примеры в MATLAB/Octave.
- Метод несущей (мгновенных значений) при моделировании радиосистем. Примеры в MATLAB/Octave.
- Передаточная функция аналогового и цифрового звена. Построение АЧХ, ФЧХ звена в MATLAB/Octave.
- Импульсная характеристика аналогового и цифрового звена. Связь импульсной характеристики и передаточной функции, построение импульсной характеристики, дискретная свертка в MATLAB/Octave.
- Моделирование линейного аналогового звена: постановка задачи, билинейное преобразование. Пример в MATLAB/Octave.
- Моделирование линейного аналогового звена: постановка задачи, метод инвариантности импульсной характеристики. Пример в MATLAB/Octave.
- Моделирование линейного аналогового звена: метод замены дифференциалов. Пример в MATLAB/Octave.
- Постановка задачи проектирования цифрового фильтра. Проектирование фильтра по аналоговому прототипу. Пример в MATLAB/Octave.
- Постановка задачи проектирования цифрового фильтра. Оптимальный и субоптимальный синтез фильтра. Пример в MATLAB/Octave.
- Моделирование безынерционных нелинейных звеньев. Поиск корней системы нелинейных уравнений. Поиск минимума функции. Примеры в MATLAB/Octave.
- Моделирование инерционных нелинейных звеньев: моделирование замкнутых звеньев. Пример в MATLAB/Octave.
- Моделирование инерционных нелинейных звеньев: решение системы нелинейных дифференциальных уравнений. Пример в MATLAB/Octave.
- Преобразование Гильберта. Аналитический сигнал. Примеры в MATLAB/Octave.
- Метод комплексных амплитуд при моделировании радиосистем. Базис функциональных элементов по методу комплексных амплитуд. Примеры в MATLAB/Octave.
- Метод статистических эквивалентов. Статистический эквивалент коррелятора. Статистические эквиваленты дискриминаторов. Примеры в MATLAB/Octave.
- Формирование реализаций случайных величин с равномерным законом распределения, нормальным законом распределения, распределением Рэлея-Райса. Примеры в MATLAB/Octave.
- Формирование реализаций случайных величин по методу обратных функций и методу отказов. Примеры в MATLAB/Octave.
- Многомерная нормальная случайная величина, её описание, формирование реализаций. Пример в MATLAB/Octave.
- Математическое описание и формирование реализацией случайных процессов: гауссовские процессы, белый гауссовский шум, марковские случайные процессы, марковские гауссовские случайные процессы, винеровский случайный процесс, экспоненциально-коррелированный случайный процесс. Примеры в MATLAB/Octave.
- Формирование случайных процессов по методу формирующего фильтра и обратного преобразования Фурье. Примеры в MATLAB/Octave.
- Свойства оценок обработки результатов статистических экспериментов. Оценка эмпирического закона распределения и эмпирической функции распределения. Примеры в MATLAB/Octave.
- Проверка статистических гипотез по критерию Пирсона. Пример в MATLAB/Octave.
- Оценка моментов распределения. Оценка корреляционной функции и спектральной плотности мощности случайного процесса. Примеры в MATLAB/Octave.
[править] Заметки по проведению занятий в 2016 году
[править] Лекции 1-4
Т.к. в этом году студентов не много (20+8), да и лекции стоят первой парой понедельника, то место их проведения перенесено в лабораторию. По статистике первых занятий посещает их около трети студентов. Наличие доступа к компьютерам позволило расширить вторую лекцию "Основы использования MATLAB" до трех занятий. Такой формат представляется продуктивным, т.к. позволяет попробовать студентам описываемые в лекции функции, приемы и методики непосредственно на лекции. В балансе лекций имеем -2.
[править] Лекция 5
Лекция "Представление сигналов в частотной области" проведена сразу после знакомства с Матлабом. Некоторые выкладки и примеры тут же были опробованы в Матлабе. Тема была раскрыта до описания способов моделирования сигналов, что теперь выглядит вполне логичным - теперь проще будет рассказывать о дискретизации при методе несущей. В лекциях отсутствует слайд с интерпретацией БПФа как набора фильтров типа sinc - проще было бы описывать утечку спектра.
[править] Лекция 6
Есть мысль, что лекции "Радиотехнические системы", "Моделирование сигналов", "Моделирование сигналов методом несущей" следует разбить на две (баланс +1):
- Сигналы в радиосистемах (перечисление различных систем, их структурных схем, обобщенная схема, 4 идеи представления сигналов)
- Моделирование движения объектов (системы координат, поступательное, вращательное движение, вектор вращения, матрица вращения, кватернионы, уравнение Пуассона, сила Кориолиса, центростремительная сила)
Темы "Радиотехнические системы", "Моделирование сигналов", пройденные галопом, как раз заняли 1 пару. В следующий раз следует подробнее расписать про квантование сигнала в MATLAB (fi, quantize и т.п.). Можно рассказать про SINAD, сопроводить реальными выборками.
