Dr. Rogerio Enriquez Caldera

Presentación del tema: "Dr. Rogerio Enriquez Caldera"— Transcripción de la presentación:

1 Dr. Rogerio Enriquez Caldera
Sistemas y Señales Dr. Rogerio Enriquez Caldera

2 Objetivo General El alumno será capas de:
Describir los conceptos básicos de señales. 2.- Explicar y discutir las ideas fundamentales que dieron lugar a los conceptos. 3.- Aplicar los conceptos al estudio de sistemas específicos. 4.- Definir, analizar y resolver problemas usando los sistemas y las señales. 5.- Utilizar el paquete de programación MATLAB para lograr los objetivos anteriores.

3 Representación matemáticas de señales
Señales continuas y discretas Señales singulares Series de Fourier Representación de señales mediante Series de Fourier Representación de señales periódicas Representación de señales aperiódicas Espectro de una señal Digitalización de señales analógicas Muestreo de una señal analógica Espectro de una señal muestreada Teorema de muestreo Reconstrucción de señales contínuas a partir de sus muestras Cuantización y codificación Conversión analógico-digital de señales Errores introducidos en el proceso de conversión Análisis en el tiempo y en la frecuencia Transformada de Fourier y propiedades Transformadas de Fourier de funciones singulares Transformada de Fourier de señales periódicas Teorema de Parseval Convolución de señales 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 Conceptos de Sistemas Procesos Interidisciplinariedad Observabilidad y Controlabilidad Descripción de sistemas usando las señales de entrada y de salida. Análisis en el tiempo Análisis en la Frecuencia Análisis en el espacio de estados Causalidad Respuesta transitoria y respuesta de estado estable Estabilidad Sistemas lineales discretos invariantes en el tiempo Respuesta al impulso de un sistema discreto modulación y filtrado Función de transferencia Causalidad, Estabilidad Ecuación de diferencias Sistemas recursivos y no-recursivos Filtros pasabajas, pasaaltas, pasabanda, rechazabanda Estructuras: Directa, Cascada. Cristalina

4 1.- Clasificación 1.- Introducción. Dualidades Matemáticas. 1.1 Introducción. Identificación de señales. 2.- Laplace. 3.- Hilbert. 4.- Fourier. 5.- Z 1.2 Deterministas. 1.3 Aleatorias. 1.4 Continuas. 1.5 discretas. IV. Sistemas Discretos. 2.- Modelos de señales 1.- Introducción. Descripción de sistemas usando las señales de entrada y de salida. 2.1 Introducción. Dominios de representación. 2.- Clasificación. 2.2 Análisis en el tiempo. 2.1 Análisis en el tiempo. 2.3 Análisis en la frecuencia. 2.2Análisis en la Frecuencia. 2.3Análisis en el espacio de estados. 3.- Conversión del dominio continuo al discreto. 3.1 Introducción. Percepción de señales e información 3.- Respuesta transitoria y respuesta de estado estable. 3.2 Analógico a Digital 4.- Estabilidad. 3.3 Digital a Analógico 5.- Estructuras. 3.4 Errores introducidos en el proceso de conversión 5.1 Directa. 5.2 Cascada. II. Análisis de Señales 5.3 Cristalina. 1. - Introducción. Señales oscilatorias. 1.1 Oscilaciones de energía Infinita V. Filtros 1.2 Oscilaciones de energía finita. 1.-Introducción.Detección, Estimación y Predicción. 2.- Wiener. 2.- Señales y funciones ortogonales 3.- Kalman. 3.- Series trigonométricas y de Fourier VI. Tópicos Especiales. 4.- Densidad espectral de potencia 1.- Filtros Adaptivos. 5.- Correlación 2.- Números en la computadora. 6.- Convolución. III. Análisis por Transformadas

5 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 TK5102.S.S69 Widrow, B. y Stearns,S.D. Signal Processing Algorithms. Prentice Hall TK102.S.S699

6 Sistemas de Comunicación
Transmisior Receptor Canal

7 Sistemas de Comunicación
Transmisior- receptor Receptor-transmisor Canal

8 Sistemas de Comunicación

9 Sistemas de Comunicación
Transmisor-receptor T/R Canal

10 Sistemas de Comunicación
T/R Canal

11 Sistemas de Comunicación
T/R Canal Símbolos sonidos abecedario iconos claves Señales eléctricas luminosas detectar identificar estimar

12 Sistemas de Comunicación
Comunicar es seleccionar y detectar símbolos bien definidos. m ={s1,s2,…sn} ej: Hola. Información no es solo una sucesión de símbolos. m1+m2+….+mL ej:Mañana saldrá el sol. Obtención de conocimiento Todos los dias sale el sol.

13 Sistemas de Comunicación
Medir es conocer Imaginémonos una mesa 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

14 Tecnología de la Información
Comunicación con el medio ambiente Intelecto Mental Organización Físico Sistemas Sentidos

15 Tecnología de la Información
Ej: aplicación en la organización social en la administración, producción y servicios Información Comunicación Automatización Elemento humano

16 Tecnología de la Información
Decisiones costo de procesos estrategias evaluaciones Comunicación integración control

17 Tecnología de la Información
Automatización Calidad productividad facilita la comunicación y la información Elemento humano impredecible variable

18 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.

19 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

20 Tecnología de la Información
Trabajo cooperativo Ingeniería concurrente

21 Tecnología de la Información
Trabajo cooperativo Ingeniería concurrente

22 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

23 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

24 Tecnología de la Información
Conclusion: computadoras hoy Hogar Oficina Servicios Industria Esneñanza Guerra Ventas Unica Grupo

25 Tecnología de la Información
H-H Red C-C Serie o paralelo C-N N-C H-C C-H

26 I. Clasificación 1.1 Introducción
PROCESAMIENTO DIGITAL DE SEÑALES: 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 Tiene que ver con la manipulación numérica de señales y datos en forma muestreada. Cada vez cobra mayor importancia esta disciplina donde se une la ingeniería en electrónica y las ciencias computacionales. Su uso se vuelve cada vez más común debido al incremento en la potencia de los ordenadores y la bajada drástica en sus precios. Aunque el PDS se puede realizar en computadoras de propósito general, para procesamiento en tiempo real a alta velocidad se tiene en el mercado hardware especial para esta tarea.

27 Procesamiento de la señal
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 de la señal 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 Procesamiento de la señal ADC DAC Señal de entrada Señal de salida

28 Identificación de Señales
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: Por ejemplo la voz y la música representan la presión de aire con respecto del tiempo, una pintura blanco y negro es la representación de intensidad de luz contra 2 coordenadas espaciales, el video que es una secuencia de imágenes bidimensionales llamadas frames con respecto del tiempo, etc. No todas las señales pueden describirse funcionalmente con una expresión, por ejemplo la voz.

29 Clasificación Por su variable independiente: Continua y Discreta:

30 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)

31 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

32 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.