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  • 连续时间LTI系统以常系数微分方程描述, 系统的零状态响应可通过求解初始状态为零的微分方程得到. 在Matlab中, 控制系统工具箱提供了一个... 在求解微分方程时, 连续时间LTI系统模型 sys 要借助 tf 函数获得, 其调...

          连续时间LTI系统以常系数微分方程描述, 系统的零状态响应可通过求解初始状态为零的微分方程得到. 在Matlab中, 控制系统工具箱提供了一个用于求解零初始条件微分方程数值解的函数lsim. 其调用方式为

                y = lsim(sys, x, t)

    式中 t 表示计算系统响应的抽样点向量, x 是系统的输入信号向量, sys是连续时间LTI系统模型, 用来表示微分方程、差分方程或状态方程. 在求解微分方程时, 连续时间LTI系统模型 sys 要借助 tf 函数获得, 其调用方式为 

               sys = tf(b, a)

    式中b和a分别为微分方程右端和左端各项的系数向量. 注意微分方程中为零的系数一定要写入向量a和b中.


          设描述系统输入输出关系的微分方程为 yzs''(t) + 3yzs'(t) + 2yzs(t) = 2x(t), 其中 x(t) = sint + sin20t, 计算系统的零状态响应yzs(t). 

    % 连续时间LTI系统零状态响应的求解
    % 在区间[0, 30]上选取5000个点
    t = linspace(0,30, 5000);
    % 连续时间LTI系统模型sys要借助tf函数获得
    % 其调用方式为 sys(b, a)
    % 其中b和a分别为微分方程右端和左端各项的系数向量.
    % yzs''(t) + 3yzs'(t) + 2yzs(t) = 2x(t)
    sys = tf([2], [1 3 2]);
    % 输入为x(t) = sint + sin20t
    x = sin(t) + sin(20 * t);
    % lsim函数用以求解连续时间LTI系统模型sys在输入激励为x的条件下的零状态响应
    y = lsim(sys, x, t);
    % 绘制系统零状态响应波形
    plot(t, y);
    %
    xlabel('time(s)');
    ylabel('yzs(t)');


          对程序稍作修改, 观察yzs(t)和输入信号x(t)的波形关系.

    % 连续时间LTI系统零状态响应的求解
    % 在区间[0, 30]上选取5000个点
    t = linspace(0,30, 5000);
    % 连续时间LTI系统模型sys要借助tf函数获得
    % 其调用方式为 sys(b, a)
    % 其中b和a分别为微分方程右端和左端各项的系数向量.
    % yzs''(t) + 3yzs'(t) + 2yzs(t) = 2x(t)
    sys = tf([2], [1 3 2]);
    % 输入为x(t) = sint + sin20t
    x1 = sin(t) + sin(20 * t);
    x2 = sin(t);
    % lsim函数用以求解连续时间LTI系统模型sys在输入激励为x的条件下的零状态响应
    y1 = lsim(sys, x1, t);
    % 绘制系统零状态响应波形
    plot(t, y1, 'r-', t, x2, 'g-');
    % 绘制提示信息
    legend('yzs(t)', 'sin(t)');

          输入信号x(t)=sin(t) + sin(20t) 通过系统后, sin(20t) 分量被抑制. 

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  • 摘 要:本文介绍了利用MATLAB 软件中的Simulink 组件对直流电动机双闭环调速系统进行仿真,获得了反映系统性能的曲线,并对仿真结果进行了比较分析。结果表明, 应用MATLAB 进行系统仿真具有方便、高效及可靠性高等优点...
  • Matlab---时间

    2015-07-20 14:47:06
    1.tic()启动一个秒表;toc()停止一个秒表,并计算经历的时间。两者配合使用2.etime(t1,t2)计算t1...与系统时间有关5.date()获得当前的日期6.now()返回采用双精度数据表示的当前日期7.calendar()显示当月的日历8.week

    1.tic()启动一个秒表;toc()停止一个秒表,并计算经历的时间。两者配合使用

    2.etime(t1,t2)计算t1和t2之间的时间,单位:秒

    3.cputime()获得时间,单位:秒

    4.clock()返回当前的日期,为一个向量,分别表示年,月,日,时,分,秒。与系统时间有关

    5.date()获得当前的日期

    6.now()返回采用双精度数据表示的当前日期

    7.calendar()显示当月的日历

    8.weekday()产生星期几,返回值包括输入日期的星期的数字和星期的字符串(1代表星期天,2代表星期一)

    9.eomday()返回一个月的最后一天

    10.Matlab中提供了3种表示日期的格式,分别是双精度日期字符串以及数值向量

    2015年7月20日 14:33:05
    数值向量: 1.0e+03 *( 2.0150 0.0070 0.0200 0.0140 0.0330 0.0057)
    字符串: 20-Jul-2015 14:33:05
    双精度日期: 7.3617e+05

    这些格式可以相互转换。转换函数有datestr(),datevec(),datenum()。

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  • 因此,本文以MATLAB提供的图形用户界面(GUI)为平台对图像处理系统进行设计。依据软件开发的设计原则,确定了设计的一般步骤,具体如下: (1)明确系统所要实现的主要功能,应该具有哪些模块。 (2)绘出基本的...
  • MATLAB火焰识别系统 一、课题介绍 森林承担着为人类提供氧气以及回收二氧化碳等废弃气体的作用,森林保护显得尤其重要。但是每年由于火灾引起的事故不计其数,造成重大的损失。如果有一款监测软件,从硬件处获得的...

    MATLAB火焰识别系统

    一、课题介绍
    森林承担着为人类提供氧气以及回收二氧化碳等废弃气体的作用,森林保护显得尤其重要。但是每年由于火灾引起的事故不计其数,造成重大的损失。如果有一款监测软件,从硬件处获得的图像中监测是否有火焰,从而报警,为人们灭火争取时间,显得尤其有价值。
    二、技术原理
    本课题为基于颜色的火焰识别技术。将彩色图像转化为HSV图像,当HSV三通道比例符合一定经验值的时候,就确定为火焰的像素,将目标变成白色,其余变为黑色。结合形态学进行滤波,去除干扰面积。再原图的基础上进行定位框出,并且进行预警。在这里插入图片描述
    三、运行图

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  • 采用ODE23或者另外的MATLAB ODE求解器求解方程系统,定义起始和停止时间以及初识的状态向量。例如: t0 = 5 ; % 起始时间 tf = 20 ; % 停止时间 x0 = [1 –1 3] ; % 初识条件 [t , s] = ode23 ; x = ...
  • 指针式仪表可以直观地反映出被测量值的变化趋势,而且还具有结构简单,安装维护方便,具有防尘、防水、防寒、不受电磁场干扰、可靠性高、价格便宜等优点,目前还在电力系统、铁路系统、厂矿企业、计量部门等大量使用...

    1

    引言

    在人类的科学探索与生产实践活动中,仪器仪表是认识世界的重要工具。作为现代社会中“信息获得”的源头,仪器仪表工业代表着一个国家科技发展的水平。指针式仪表可以直观地反映出被测量值的变化趋势,而且还具有结构简单,安装维护方便,具有防尘、防水、防寒、不受电磁场干扰、可靠性高、价格便宜等优点,目前还在电力系统、铁路系统、厂矿企业、计量部门等大量使用。然而采取人工方式工作费时间、劳动强度大、检定效率低、检定误差大、可靠性差。针对人工方式检定的缺点,才用机器视觉来对仪表进行读数必成为未来的主流。

    2

    系统整体结构

    基于机器视觉的指针式仪表图像采集系统如图1所示,各部分工作关系如下:

    1b59e4a0be9994652a1fa8a09e37f692.png

    图1 指针式仪表图像采集系统的组成

    图1中计算机(PC)是整个系统的控制和处理核心,主要完成控制程控标准源输出的标准量、采集表盘图像、图像处理及识别读数、数据管理的功能。程控标准源是在程序控制下,输出标准电源,电源要求比被检定仪表精度高,符合鉴定要求;程控标准源应遵循与计算机匹配的串口通讯规约,对计算机的命令做出正确的执行和回答。USB接口的摄像头是由计算机控制采集被检定仪表的图像。

    3

    程控电流源硬件电路设计

    程控电流源硬件电路如图2所示,在此设计了MCU的外围电路(图3)和接口转换电路(图4)。

    d9cd6324c2829aed7c98a90c833b6893.png

    图2 程控电流源结构框图

    a0bce24263211e4aaf8ec58da84edc93.png

    图3 MCU的外围电路

    fd6e7564f3506f721fe0c32f983496f9.png

    图4 接口转换电路

    4

    程控电流源软件设计

    程控电流源软件流程如图5所示。

    440cbd17db1e57fd7b20e02e3ab0b2b7.png

    图5 程控电流源软件流程图

    它接收来自上位机的命令,并根据上位机命令来调整输出电流的大小。串行口接收方式为中断接收。在串行口正确接收到来自上位机的新命令帧后,分析命令帧得到该次命令的输出电流设定值,设置D/A转换值使DAC输出更新,程控电流源的输出电流也得到了更新。最后应该给上位机发送应答命令,表示已对上位机的命令执行完毕,可以执行下一次的命令。

    5

     基于Matlab的图像处理程序设计

    采集到图像之后,我们要对图像进行处理。本课题采用Matlab软件来进行。Matlab可以获取图像以便进行处理,在Matlab软件含有图像处理工具箱,能进行图像预处理与调试。

    5.1 图像的增强

    图像增强的目的在于改善图像的视觉效果,突出图像的某项特征,比如提高对比度、增加亮度等,来改善一幅图像的视觉效果。针对给定图像的应用场合,有目的地强调图像的整体或局部特性,扩大图像中不同物体特征之间的差别,满足某些特殊分析的需要。其方法是通过一定手段对原图像附加一些信息或变换数据,有选择地突出图像中感兴趣的特征或者抑制(掩盖)图像中某些不需要的特征,使图像与视觉响应特性相匹配。

    针对指针仪表的特征,采用灰度拉伸对采集得到图像的进行对比度增强。经实验得到的效果图如图6所示。

    395770552e0a053ad44b79e11fb20451.png

    图6 灰度变换效果对比图

    5.2 图像的滤波去噪

    实际获得的图像在形成、传输、接收和处理的过程中,不可避免地存在着外部干扰和内部干扰,如光照强度不均匀形成的亮斑或者阴影、光电转换过程中敏感元件灵敏度的不均匀性、数字化过程的量化噪声、传输过程中的误差及人为因素等,均会存在一定程度的噪声干扰。噪声恶化了图像质量,使图像模糊、特征淹没,给分析带来一定的困难。因此,去除噪声、恢复原始图像是图像预处理过程中的一个重要内容。消除图像噪声的工作称之为图像平滑或滤波。图像平滑的目的有两个:改善图像质量和抽出对象特征。滤波实际上是一个对超空泡图像进行平滑的过程,即使图像没有被外界干扰,也需要去除图像中不需要的细节,突出图像的主要特征。

    由于中值滤波能够较好地清除脉冲噪声,使得滤波后的图像均匀,且能极好地保持边界信息,所以本设计采用中值滤波这个方法。图7为经过图像中值滤波后的图像。

    60f685d1ac1d41bf0cf5198f27e26e26.png

    图7 图像中值滤波后

    5.3 图像的二值化

    图像二值化即设定某一阈值(Threshold),利用阈值将灰度图像的数据分成两部分:大于阈值的像素群和小于阈值的像素群。动态阈值二值化是指多阈值动态二值化算法,兼顾了图像总体灰度水平和像素领域的特征,能够适应灰度变化范围比较大的图像,不仅适合于小面积,同样也适合于大面积的扫描文本图像的二值化,对于处理图像的实用性更加广泛,实验结果也可以看到仪表指针、刻度信息都连同完好,图像清晰可见。图8为图像二值化后的图像。

    0201cb72e4cfcbec291c4fabdc3ea7bf.png

    图8 图像二值化后

    6

    结论

    本文研究一个应用于指针表的图像采集系统,包括图像的采集和图像的预处理,并且设计出仿真采集指针表图像的实验系统,通过实验和分析处理,得到最佳的图像预处理效果。

    特别声明:此文章来源《智能机器人》选辑,作重庆电信职业学院 曾小玲

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