Математическое моделирование радиотехнических устройств и систем (2016) — различия между версиями

Материал из SRNS
Перейти к: навигация, поиск
(→‎Календарный план)
м (Korogodin переименовал страницу Математическое моделирование радиотехнических устройств и систем в [[Математическое моделирование радио…)
 
(не показаны 26 промежуточных версий 1 участника)
Строка 3: Строка 3:
 
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.  
 
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 выполнение расчетных заданий и курсовых проектов, но включает '''экзамен''' по дисциплине.
+
Учебный план не предполагает курсовых проектов, но включает '''расчетное задание''' и '''экзамен''' по дисциплине.
  
 
По дисциплине подготовлен [[ЭУМК ММ РТУиС|электронный учебно-методический комплекс]].
 
По дисциплине подготовлен [[ЭУМК ММ РТУиС|электронный учебно-методический комплекс]].
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 в системе контроля версий. Выполнение этих задач является необходимым условием для получения на экзамене оценок "хорошо" и "отлично".
+
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 24: Строка 26:
  
 
|- align=center
 
|- align=center
−
| 1 || 04.02 || 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.]]
−
|rowspan ="5"| 1. [[media:ММРУиС_ЛР1.pdf|Моделирование электрических цепей методом несущей]]
+
|  
  
 
|- align=center
 
|- align=center
−
| 2 || 11.02 || 2. [[media:ММРТиС_Лк2.pdf|Основы использования MATLAB]]  
+
| 2 || 08.02 || 2. [[media:ММРТиС_Лк2.pdf|Основы использования MATLAB]]  
 +
|
 
|
 
|
  
 
|- align=center
 
|- align=center
−
| 3 || 18.02 || 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
−
| 4 || 25.02 || 4. [[media:ММРТиС_Лк4.pdf|Моделирование сигналов]]
+
| 4 || 20.02 || 4. [[media:ММРТиС_Лк4.pdf|Моделирование сигналов]]
 +
|
 +
|
  
 
|- align=center
 
|- align=center
−
| 5 || 04.03 || 5. [[media:ММРТиС_Лк5.pdf|Представление процессов в частотной области]]   
+
| 5 || 29.02 || 5. [[media:ММРТиС_Лк5.pdf|Представление процессов в частотной области]]   
 
| 3. [[Задание 3 к практическим занятиям (ММ РУиС)|Описание сигналов антенной решетки.]]  
 
| 3. [[Задание 3 к практическим занятиям (ММ РУиС)|Описание сигналов антенной решетки.]]  
 +
|
  
 
|- align=center
 
|- align=center
−
| 6 || 11.03 || 6. [[media:ММРТиС_Лк6.pdf|Метод несущей при моделировании радиосистем]]
+
| 6 || 07.03 ||
−
|  
+
|
−
|rowspan ="4"| 2. [[media:ММРУиС_ЛР2.pdf|Диаграмма направленности антенной решетки]]
+
|
  
−
|-align=center
+
|- align=center
−
| 7 || 18.03 || 7. [[media:ММРТиС_Лк7.pdf|Моделирование линейных звеньев]]
+
| 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.]]  
 
| 4. [[Задание 4 к практическим занятиям (ММ РУиС)|Быстрое преобразование Фурье. Режектор узкополосных помех.]]  
 +
| 2. [[media:ММРУиС_ЛР2.pdf|Диаграмма направленности антенной решетки]]
 +
 +
|-align=center
 +
| 8 || 21.03 || 7. [[media:ММРТиС_Лк7.pdf|Моделирование линейных звеньев]]
 +
|
 +
|
  
 
|- align=center
 
|- align=center
−
| 8 || 25.03 || 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
−
| 9 || 01.04 || 9. [[media:ММРТиС_Лк9.pdf|Моделирование нелинейных звеньев]] || 5. [[Задание 5 к практическим занятиям (ММ РУиС)|Моделирование линейных звеньев]] 
+
| 10 || 04.04 || 9. [[media:ММРТиС_Лк9.pdf|Моделирование нелинейных звеньев]]  
 +
|  
 +
|
  
 
|- align=center
 
|- align=center
−
| 10 || 08.04 || 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]]  
−
|rowspan ="4"| 3. [[media:ММРУиС_ЛР3.pdf|Моделирование системы обнаружения сигнала методом статистических эквивалентов]]
+
| 6. [[Задание 6 к практическим занятиям (ММ РУиС)|Проектирование цифрового фильтра]]
 +
| 3. [[media:ММРУиС_ЛР3.pdf|Моделирование системы обнаружения сигнала методом статистических эквивалентов]]
  
 
|- align=center
 
|- align=center
−
| 11 || 15.04 || 11. [[media:ММРТиС_Лк11.pdf|Метод статистических эквивалентов при моделировании радиосистем]] || 6. [[Задание 6 к практическим занятиям (ММ РУиС)|Проектирование цифрового фильтра]]
+
| 12 || 18.04 || 11. [[media:ММРТиС_Лк11.pdf|Метод статистических эквивалентов при моделировании радиосистем]]  
 +
|  
 +
|
  
 
|- align=center
 
|- align=center
−
| 12 || 22.04 || 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]]
 +
|
  
 
|- align=center
 
|- align=center
−
| 13 || 29.05 || 13. [[media:ММРТиС_Лк13.pdf|Формирование реализаций случайных процессов]] || 7. [[Задание 7 к практическим занятиям (ММ РУиС)|Статистический эквивалент коррелятора]]
+
| 14 || 02.05 ||
 +
|
 +
|
  
 
|- align=center
 
|- align=center
−
| 14 || 06.05 || 14. [[media:ММРТиС_Лк14.pdf|Обработка результатов статистических экспериментов]] ||
+
| 15 || 09.05 ||  
−
|rowspan ="5"| 4. [[media:ММРУиС_ЛР4.pdf|Моделирование следящей системы методом информационного параметра]]
+
| 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
−
| 15 || 13.05 || 15. Метод информационного параметра при моделировании радиосистем || 8. [[Задание 8 к практическим занятиям (ММ РУиС)|Формирование реализаций случайных величин]]
+
| 16 || 16.05 || 13. [[media:ММРТиС_Лк13.pdf|Формирование реализаций случайных процессов]]  
 +
|
 +
|
  
 
|- align=center
 
|- align=center
−
| 16 || 20.05 || 16. Специализированные средства моделирования и проектирования ||
+
| 17 || 23.05 || 14. [[media:ММРТиС_Лк14.pdf|Обработка результатов статистических экспериментов]]
 +
|  
 +
|  
  
 
|- align=center
 
|- align=center
−
| 17 || 27.05 || ||  
+
| 18 || 30.05 || 15. Метод информационного параметра при моделировании радиосистем
 +
|  
 +
|
  
 
|- align=center
 
|- align=center
−
| 18 || 03.06 || ||  
+
| 19 || - || 16. Специализированные средства моделирования и проектирования 
 +
|
 +
|
 +
 
 
|}
 
|}
  
−
[[media:ММРТиС_2015_Списки.ods|Журнал успеваемости]].
+
[[media:ММРТиС_2016_Списки.ods|Журнал успеваемости]].
  
 
== Вопросы к экзамену ==
 
== Вопросы к экзамену ==
Строка 122: 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

Неделя Дата Лекция Практика Лабораторная
1 01.02 1. Методологические основы моделирования 1. Системы контроля версий. Моделирование RC-цепи.
2 08.02 2. Основы использования MATLAB
3 15.02 3. Математические модели радиоустройств и систем 2. Доплеровский сдвиг навигационного сигнала. 1. Моделирование электрических цепей методом несущей
4 20.02 4. Моделирование сигналов
5 29.02 5. Представление процессов в частотной области 3. Описание сигналов антенной решетки.
6 07.03
7 14.03 6. Метод несущей при моделировании радиосистем 4. Быстрое преобразование Фурье. Режектор узкополосных помех. 2. Диаграмма направленности антенной решетки
8 21.03 7. Моделирование линейных звеньев
9 28.03 8. Проектирование цифровых фильтров 5. Моделирование линейных звеньев
10 04.04 9. Моделирование нелинейных звеньев
11 11.04 10. Метод комплексных амплитуд при моделировании радиосистем 6. Проектирование цифрового фильтра 3. Моделирование системы обнаружения сигнала методом статистических эквивалентов
12 18.04 11. Метод статистических эквивалентов при моделировании радиосистем
13 25.04 12. Формирование реализаций случайных величин 7. Статистический эквивалент коррелятора
14 02.05
15 09.05 8. Формирование реализаций случайных величин 4. Моделирование следящей системы методом информационного параметра
16 16.05 13. Формирование реализаций случайных процессов
17 23.05 14. Обработка результатов статистических экспериментов
18 30.05 15. Метод информационного параметра при моделировании радиосистем
19 - 16. Специализированные средства моделирования и проектирования

Журнал успеваемости.

[править] Вопросы к экзамену

В каждый экзаменационный билет входят два вопроса из следующего списка:

  1. Методология и процедура компьютерного моделирования на примере моделирования в рамках магистерской работы.
  2. Радиосистемы. Типы радиотехнических систем и их обобщенные схемы.
  3. Формальное описание РТС и структура её компьютерной модели.
  4. Классификация методов моделирования по форме описания сигналов.
  5. Описание и моделирование выходного сигнала АЦП.
  6. Представление сигналов в частотной области. Дискретное преобразование Фурье. Нормировка и интерпретация результатов дискретного преобразования Фурье. Примеры в MATLAB/Octave.
  7. Представление сигналов в частотной области. Теорема Парсеваля. "Утечка спектра". Оконная обработка. Примеры в MATLAB/Octave.
  8. Метод несущей (мгновенных значений) при моделировании радиосистем. Примеры в MATLAB/Octave.
  9. Передаточная функция аналогового и цифрового звена. Построение АЧХ, ФЧХ звена в MATLAB/Octave.
  10. Импульсная характеристика аналогового и цифрового звена. Связь импульсной характеристики и передаточной функции, построение импульсной характеристики, дискретная свертка в MATLAB/Octave.
  11. Моделирование линейного аналогового звена: постановка задачи, билинейное преобразование. Пример в MATLAB/Octave.
  12. Моделирование линейного аналогового звена: постановка задачи, метод инвариантности импульсной характеристики. Пример в MATLAB/Octave.
  13. Моделирование линейного аналогового звена: метод замены дифференциалов. Пример в MATLAB/Octave.
  14. Постановка задачи проектирования цифрового фильтра. Проектирование фильтра по аналоговому прототипу. Пример в MATLAB/Octave.
  15. Постановка задачи проектирования цифрового фильтра. Оптимальный и субоптимальный синтез фильтра. Пример в MATLAB/Octave.
  16. Моделирование безынерционных нелинейных звеньев. Поиск корней системы нелинейных уравнений. Поиск минимума функции. Примеры в MATLAB/Octave.
  17. Моделирование инерционных нелинейных звеньев: моделирование замкнутых звеньев. Пример в MATLAB/Octave.
  18. Моделирование инерционных нелинейных звеньев: решение системы нелинейных дифференциальных уравнений. Пример в MATLAB/Octave.
  19. Преобразование Гильберта. Аналитический сигнал. Примеры в MATLAB/Octave.
  20. Метод комплексных амплитуд при моделировании радиосистем. Базис функциональных элементов по методу комплексных амплитуд. Примеры в MATLAB/Octave.
  21. Метод статистических эквивалентов. Статистический эквивалент коррелятора. Статистические эквиваленты дискриминаторов. Примеры в MATLAB/Octave.
  22. Формирование реализаций случайных величин с равномерным законом распределения, нормальным законом распределения, распределением Рэлея-Райса. Примеры в MATLAB/Octave.
  23. Формирование реализаций случайных величин по методу обратных функций и методу отказов. Примеры в MATLAB/Octave.
  24. Многомерная нормальная случайная величина, её описание, формирование реализаций. Пример в MATLAB/Octave.
  25. 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.
  26. Формирование случайных процессов по методу формирующего фильтра и обратного преобразования Фурье. Примеры в MATLAB/Octave.
  27. Свойства оценок обработки результатов статистических экспериментов. Оценка эмпирического закона распределения и эмпирической функции распределения. Примеры в MATLAB/Octave.
  28. Проверка статистических гипотез по критерию Пирсона. Пример в MATLAB/Octave.
  29. 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.

Источник — «https://srns.ru/index.php?title=Математическое_моделирование_радиотехнических_устройств_и_систем_(2016)&oldid=19146»
Персональные инструменты
Пространства имён

Варианты
Действия
SRNS Wiki
Рабочие журналы
Приватный файлсервер
QNAP Сервер
Инструменты