tenta
Transcription
tenta
1( 4 ) Institutionen för Systemteknik Dept. Of EE Tentamen i TSDT18 Signaler & System för D, Y(I), MED, I(i) & Mat Provkod: TEN1 Tid: 2013-08-27 Lokal: TER1 Lärare: Lasse Alfredsson 013-28 2645 Jag besöker tentasalen en gång, efter ca. halva skrivtiden, och nås f.ö. per telefon. kl. 14.00-19.00 Hjälpmedel: Räknedosa med tömt minne samt formelsamlingarna "Formler & Tabeller", Sune Söderkvist, "Kompletterande formelsamling, TSDT18 Signaler & System" samt "Transformteori: sammanfattning, formler och lexikon", MAI. Bedömning: Tentans uppgifter ger totalt 50 poäng. Preliminära betygsgränser: Betyg 3: Betyg 4: Betyg 5: 23 poäng 33 poäng 43 poäng OBS! • Redovisa tydligt alla steg i dina lösningar, det är främst lösningsgången vi poängbedömer! Bristande motivering medför poängavdrag. • Numeriska lösningar, dvs. om signifikanta delar av uppgiften löses m.h.a. räknare, accepteras ej. Visning: Visning av tentor sker 2013-09-23 kl. 12.30-13.00 i konf.rummet Algoritmen, ingång B27-B29, korridor D, se www.isy.liu.se/images/p2b25-29big.gif. Eventuella synpunkter på rättningen skall formuleras skriftligen och lämnas till examinatorn under visningen. Efter visningen kan tentor även hämtas ut på ISY:s expedition. Rättningssynpunkter kan senast en vecka efter visningen även lämnas genom ISY:s expedition. Synpunkter om uppenbara felbedömningar kan dock lämnas senare! Tentorna rättas normalt inom 10 arbetsdagar efter tentatillfället. Efter registrering av resultaten i Ladok skickas, inom ytterligare några dagar, ett automatiskt Ladok-utskick med tentamensresultat via e-post till alla som är registrerade på kursen. Om inget oförutsett inträffar finns lösningsförslag tillgängligt under TSDT18:s tenta-webbsida www.cvl.isy.liu.se/education/undergraduate/TSDT18/ tentor inom 5 arbetsdagar. Lycka till. 2( 4 ) Uppgiftshjälp till en av tentauppgifterna: Den primitiva funktionen till 1 2 x +a 2 är 1 x arctan . a a 1. Ett tidskontinuerligt butterworthfilter av LP-typ, av ordning 3 och med 3 dB-gränsvinkelfrekvens ω p = 4 rad/s, matas med den periodiska insignalen x t enligt nedan. Som utsignal () () från filtret erhålls då en periodisk utsignal y t , med komplexa fourierseriekoefficienter Dˆ n . x(t) 3 t [s] −4 −2 2 4 6 Beräkna utsignalens dubbelsidiga amplitudspektrum Dˆ n . (8 p) () 2. Betrakta nedanstående kaskadkopplade system, bestående av likformig sampling av x t ( )n följt av en multiplikation av den samplade signalen x ⎡⎣ n ⎤⎦ med −1 , samt ideal rekonstruktion genom pulsamplitudmodulering (PAM). Sampelfrekvensen är f s = 8 kHz. x ⎡⎣ n ⎤⎦ y ⎡⎣ n ⎤⎦ ⎧ ω ⎪ 1− ; ω < 8π krad/s Insignalen x t har frekvensspektrumet X (ω ) = ⎨ . 8π ⋅103 ⎪ 0; f.ö. ⎩ () ( ) Rita frekvensspektrumen X ⎡⎣Ω ⎤⎦ , Y ⎡⎣Ω ⎤⎦ och Y ω . Motivera dina grafer analytiskt och vid behov även i ord! (4 p) Anm: I efterhand tycker jag att 4 p är för lite för denna uppgift, så vid tentarättningen kan man i stället få max 6 poäng. Betygsgränserna ändras dock inte. /Examinatorn 3( 4 ) 3. Två tidskontinuerliga stabila LTI-system kaskadkopplas. Det ena systemet har frekvens10−3 −103 t funktionen H1 (ω ) = och det andra har impulssvaret h t = 8e u (t ) . ( ) 2 1+ jω 10−3 () a) Bestäm det kaskadkopplade systemets impulssvar h12 t . b) (4 p) 2 s + 500 ) + 106 ( Ett tredje stabilt LTI-system, med systemfunktion H 3( s ) = ( s − 500)2 kaskadkopplas med de två systemen ovan. Rita fullständigt pol-nollställediagram till det totala kaskadkopplade systemets systemfunktion H12 3 s . Glöm inte nivåkonstant och konvergensområde! () (4 p) 4. Ett tidskontinuerligt kausalt och instabilt LTI-system beskrivs av differentialekvationen d 2 y (t ) +2 dy ( t ) − 3y ( t ) = 2 dt dt 2 där w ( t ) är insignal och y ( t ) är utsignal. dw ( t ) dt + 2w ( t ) , () a) Bestäm systemets systemfunktion H 1 s , inklusive konvergensområde. (2 p) b) Vi önskar stabilisera systemet genom återkoppling med en multiplikator enligt figuren nedan. Σ För vilka K är det totala systemet stabilt? 5. Ett visst kausalt tidsdiskret LTI-system har systemfunktion H ⎡⎣ z ⎤⎦ = (6 p) z 1 z + 4 . 2 a) Bestäm den differensekvation som beskriver förhållandet mellan systemets insignal x ⎡⎣ n ⎤⎦ och utsignal y ⎡⎣ n ⎤⎦ . (2 p) b) Beräkna systemets stegsvar g ⎡⎣ n ⎤⎦ . (5 p) ⎛π ⎞ c) Beräkna systemets utsignal för den stationära insignalen x ⎡⎣ n ⎤⎦ = 3sin ⎜ n⎟ . ⎝2 ⎠ (4 p) 4( 4 ) 6. Ett visst tidskontinuerligt amplitudnormerat idealt lågpassfilter har gränsfrekvensen f0 . När insignalen är x ( t ) = 5e−5t u ( t ) så släpper LP-filtret igenom 95% av signalenergin () för x t . Bestäm gränsfrekvensen f0 . (5 p) 7. Information om stabilitetsegenskapen och kausalitetsegenskapen för LTI-system finns såväl i systemens impulssvar h t h ⎡⎣ n ⎤⎦ som i deras respektive systemfunktion H s H ⎡⎣ z ⎤⎦ . () () Ange, för vart och ett av de angivna fallen a) till i) i tabellen nedan, vilket/vilka krav som måste vara uppfyllda för aktuellt impulssvar eller systemfunktion för att motsvarande systemegenskap skall gälla. (Ex: I fall b) beskriver du krav på H ⎡⎣ z ⎤⎦ för extern stabilitet och i fall h) beskriver du krav på h t för icke-kausalitet.) () h (t ) H (s) h [n] H [ z] Externt stabilt a) ‒ ‒ b) Asymptotiskt instabilt ‒ c) d) ‒ Marginellt stabilt ‒ ‒ ‒ e) Kausalt ‒ f) g) ‒ Icke-kausal h) ‒ ‒ i) Egenskap OBS: Anm: För varje fall som inte är besvarad eller fullständigt korrekt beskrivet dras 1 poäng! Uppgiften ger minst 0 och max 6 poäng. (6 p) I efterhand tycker jag att 6 p är för lite för denna uppgift, så vid tentarättningen kan man i stället få max 8 poäng. Betygsgränserna ändras dock inte. /Examinatorn