Sistemas y Seales Dr Rogerio Enriquez Caldera Objetivo
Sistemas y Señales Dr. Rogerio Enriquez Caldera
Objetivo General �El alumno será capas de: 1. Describir los conceptos básicos de señales. 2. 2. - Explicar y discutir las ideas fundamentales que dieron lugar a los conceptos. 3. 3. - Aplicar los conceptos al estudio de sistemas específicos. 4. 4. - Definir, analizar y resolver problemas usando los sistemas y las señales. 5. 5. - Utilizar el paquete de programación MATLAB para lograr los objetivos anteriores.
� Representación matemáticas de señales � Señales continuas y discretas � Señales singulares � Series de Fourier � Representación de señales mediante Series de Fourier � Conceptos de Sistemas � Representación de señales periódicas � Procesos � Representación de señales aperiódicas � Interidisciplinariedad � Espectro de una señal � Observabilidad y Controlabilidad � � � Digitalización de señales analógicas Descripción de sistemas usando las señales de entrada y de salida. � � Análisis en el tiempo � Muestreo de una señal analógica � Análisis en la Frecuencia � Espectro de una señal muestreada � Análisis en el espacio de estados Teorema de muestreo � � Causalidad � Reconstrucción de señales contínuas a partir de sus muestras � Respuesta transitoria y respuesta de estado estable Cuantización y codificación � � Estabilidad � Conversión analógico-digital de señales � Errores introducidos en el proceso de conversión � � Sistemas lineales discretos invariantes en el tiempo � � Respuesta al impulso de un sistema discreto � Análisis en el tiempo y en la frecuencia � modulación y filtrado � � Función de transferencia � Transformada de Fourier y propiedades � Causalidad, Estabilidad Transformadas de Fourier de funciones singulares � � Ecuación de diferencias � Transformada de Fourier de señales periódicas � Sistemas recursivos y no-recursivos � Teorema de Parseval � Filtros pasabajas, pasaaltas, pasabanda, rechazabanda Convolución de señales � � Estructuras: Directa, Cascada. Cristalina � Correlación y espectro � Transformada de Fourier discreta (TFD) � Transformada rápida de Fourier (FFT) � Respuesta al impulso de un sistema discreto � Causalidad, Estabilidad � Transformada de Laplace y propiedades � Transformada Z � Función de transferencia Z de un sistema discreto � Transformada Z inversa �
1. - Clasificación 1. 1 Introducción. Identificación de señales. 1. 2 Deterministas. 1. 3 Aleatorias. 1. 4 Continuas. 1. 5 discretas. 2. - Modelos de señales 2. 1 Introducción. Dominios de representación. 2. 2 Análisis en el tiempo. 2. 3 Análisis en la frecuencia. 3. - Conversión del dominio continuo al discreto. 3. 1 Introducción. Percepción de señales e información 3. 2 Analógico a Digital 3. 3 Digital a Analógico 3. 4 Errores introducidos en el proceso de conversión II. Análisis de Señales 1. - Introducción. Señales oscilatorias. 1. 1 Oscilaciones de energía Infinita 1. 2 Oscilaciones de energía finita. 2. - Señales y funciones ortogonales 3. - Series trigonométricas y de Fourier 4. - Densidad espectral de potencia 5. - Correlación 6. - Convolución. III. Análisis por Transformadas 1. - Introducción. Dualidades Matemáticas. 2. - Laplace. 3. - Hilbert. 4. - Fourier. 5. - Z IV. Sistemas Discretos. 1. - Introducción. Descripción de sistemas usando las señales de entrada y de salida. 2. - Clasificación. 2. 1 Análisis en el tiempo. 2. 2 Análisis en la Frecuencia. 2. 3 Análisis en el espacio de estados. 3. - Respuesta transitoria y respuesta de estado estable. 4. - Estabilidad. 5. - Estructuras. 5. 1 Directa. 5. 2 Cascada. 5. 3 Cristalina. V. Filtros 1. -Introducción. Detección, Estimación y Predicción. 2. - Wiener. 3. - Kalman. VI. Tópicos Especiales. 1. - Filtros Adaptivos. 2. - Números en la computadora.
Bibliografía. �Oppenheim, A. V. y Schafer, R. W. Discrete- Time Signal Processing. Prentice Hall. 1989 � �Proakis, J. G. y Manolakis, D. G. Digital Signal Processing_ Maxwell Macmillan International Editions. 1992 � �Stanley, W. D. , et. al. Digital Signal Processing. Reston Publishing Co. 1984. TK 5102. S. S 69 � �Widrow, B. y Stearns, S. D. Signal Processing Algorithms. Prentice Hall. 1988. TK 102. S. S 699
Sistemas de Comunicación Transmisior Receptor Canal 6
Sistemas de Comunicación Transmisiorreceptor Receptor-transmisor Canal 7
Sistemas de Comunicación 8
Sistemas de Comunicación Canal Transmisor-receptor T/R 9
Sistemas de Comunicación Canal T/R T/R T/R 10
Sistemas de Comunicación Canal T/R � Símbolos • sonidos • abecedario • iconos • claves � Señales • eléctricas • luminosas T/R • detectar • identificar • estimar 11
Sistemas de Comunicación � Comunicar es seleccionar y detectar símbolos bien definidos. m ={s 1, s 2, …sn} ej: Hola. � Información no es solo una sucesión de símbolos. m 1+m 2+…. +m. L ej: Mañana saldrá el sol. � Obtención de conocimiento Todos los dias sale el sol. 12
Sistemas de Comunicación � Medir es conocer Imaginémonos una mesa de madera de color verde claro (l, n) de un metro cuadrado y de un metro de alto � Objetivo de la comunicación • • conocer evolucionar actuar crear 13
Tecnología de la Información Comunicación con el medio ambiente Mental Intelecto Organización Físico Sistemas Sentidos 14
Tecnología de la Información Ej: aplicación en la organización social en la administración, producción y servicios �Información �Comunicación �Automatización �Elemento humano 15
Tecnología de la Información �Información ◦ Decisiones ◦ costo de procesos ◦ estrategias ◦ evaluaciones �Comunicación ◦ integración ◦ control 16
Tecnología de la Información �Automatización ◦ Calidad ◦ productividad ◦ facilita la comunicación y la información �Elemento humano ◦ impredecible ◦ variable 17
Tecnología de la Información �Ejemplo: Computer ◦ ◦ ◦ ◦ Integrated Manufacture Se caracteriza por objetivo: satisfacer necesidades contempla: ciclo de vida del producto ser: complejidad del proceso depende: materiales, transporte y almacenaje debe: control de calidad necesita: control de inventarios tiene: servicios al cliente etc. 18
Tecnología de la Información CIM �Uso comprensivo de las computadoras ◦ Pedido ◦ producción ◦ manufactura ◦ embarque ◦ factura �Integra información clave �integra actividades con computadoras �mejora la productividad 19
Tecnología de la Información Trabajo cooperativo Ingeniería concurrente 20
Tecnología de la Información Trabajo cooperativo Ingeniería concurrente 21
Tecnología de la Información Redes Industriales con características �Comunican multimedios (voz, datos, video) �Operan en un ambiente hostil �Heterogéneas �reconfigurable �Groupware �CAD, CAPP, CAM, CAQC 22
Tecnología de la Información �Computer Aided Design ◦ Análisis y calculos del diseño (gráficas, impresora, ploters, etc. ) �Computer Aided Planing Process ◦ Plan �Computer Aided Manufacture ◦ manufactura (máquinas de control numérico, manejo de materiales, robots, etc. ) �Computer Aided Quality Control ◦ Inspección y prueba 23
Tecnología de la Información Conclusion: computadoras hoy �Hogar �Oficina �Servicios �Industria �Esneñanza �Guerra �Ventas Unica Grupo 24
Tecnología de la Información H-H C-C Serie o paralelo H-C C-N N-C C-H Red 25
I. Clasificación 1. 1 Introducción �PROCESAMIENTO SEÑALES: DIGITAL DE ◦ PROCESADO: Son las operaciones realizadas en un sistema sobre una señal. ◦ SEÑAL: Cantidad física ◦ DIGITAL: Generalmente son sintetizadas para comunicar información entre humanos ó humano -maquina. ◦ SOFTWARE: Programa que realiza un algoritmo. ◦ ALGORITMO: Conjunto de reglas para la realización de un programa. �REALIZAR ALGORITMOS EFICIENTES PARA EFECTUAR OPERACIONES SOBRE SEÑALES
� VENTAJAS: ◦ PROGRAMABLE: Permite flexibilidad para reconfigurar las operaciones del proceso (Cambiar solo el software) ◦ PRECISIÓN: Mejor control ◦ ALMACENAMIENTO: Señales transportables para posterior procesado ◦ BARATO: en la mayoría de las ocasiones � Procesamiento Señal de entrada de la señal ADC Procesamiento de la señal DAC Señal de salida � APLICACIONES ◦ Grabado de sonido compresores y limitadores, expansión y ruido, ecualizadores y filtros, sistemas de reducción de ruido, retardos y reverberancia**, efectos especiales. ◦ Telefonía Cancelación de eco en redes telefónica, marcación de tonos ◦ FM stereo ◦ Síntesis de música electrónica
Identificación de Señales � SEÑAL: ◦ Cantidad física que varía con respecto a una o varias variables independientes como tiempo, presión, temperatura, distancia, posición, etc. ◦ Esta cantidad física, lleva información sobre el estado o comportamiento de un sistema físico. Se describen matemáticamente como una función:
Clasificación �Por su variable independiente: Continua y Discreta:
�También puede ser real o compleja: �Por la fuente que la generó, puede ser: ◦ Escalar Una sola fuente (voz) ◦ Vectorial o multicanal Varias fuentes (imagen color RGB)
�Por el número de variables independientes: ◦ Unidimensional (voz) ◦ Bidimensional (imagen) ◦ Multi-dimensional (video) �Señal analógica: Continua en el tiempo y amplitud, “t” ó “x” y “y” �Señal digital: Discreta en tiempo y en amplitud �Señal muestreada: Discreta en tiempo y continua en amplitud, “n”, ó “m y n”; muestra. �Señal cuantizada: Continua en tiempo y discreta en amplitud
�Por la forma de describirse: ◦ Señal determinista. - puede ser determinada únicamente por un proceso bien definido, por ejemplo por una expresión matemática, regla ó tabla. ◦ Señal aleatoria. - es generada en forma aleatoria y no puede predecirse.
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