Skip to main content
SUPERVISOR
Mohsen Mojiri foroshani,Javad Askari
محسن مجیری فروشانی (استاد راهنما) جواد عسگری مارنانی (استاد مشاور)
 
STUDENT
Hadi Yazdani
هادی یزدانی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1389
Frequency estimation of sinusoidal signals is a fundamental question in systems theory and signal processing that has many practical applications in different areas of electrical engineering such as active noise and vibration control in helicopters, disk drives and magnetic bearings. control and system identification, biomedical engineering, control and power system protection, communication and radar. There exist several algoritms to estimate online the frequency of a sinusoid. Adaptive notch filtering is a well known method for frequency estimation with properties of accuracy and capability of tracking. The adaptive notch filter (ANF) is a second-order notch filter equipped with a nonlinear differential equeation to update the frequency. The structure is capable of changing the notch frequency accordingly by tracking the frequency varations of the sinusoidal signal. The realization of adaptive notch filter (ANF) in discrete-time domain is of practical importance. In this thesis, discretization of an ANF is done in two methods, i) state-space discretization method, ii) pole zero matched method (Tustin method with frequency pre warping).In the first method, the state-space realization of the notch filter is desceritized, while in the second method the notch filter transfer function is desceritized using the pole-zero matched. The frequency update law is desceritized by forward method in both proposed discrete-time ANF. Existance of a periodic orbit preserves accurace frequency estimation. Detailed stability analysis of both proposed discrete-time ANFs is carried out on the basis of local averaging theory under the assumption of slow adaptation. Also, a method for controlling the bandwidth of second discrete-time ANF is proposed in this thesis. This method is based on the gradient descent algorithm and provides the desirable bandwidth for ANF. Simulation results verify the validity of the presented methods and confirm their desirable transient and steady-state performances as well as their desirable noise characteristics. Also, the simulations show the robust performance of proposed ANFs at low sampling frequency. Keywords: frequency estimation, sinusoidal signal, adaptive notch filter, discretization, stability analysis, sampling frequency, bandwidth adjustment.
تخمین فرکانس سیگنال‌های سینوسی کاربردهای فراوانی در حوزه‌های مهندسی برق مانند کنترل و شناسایی سیستمها، مهندسی پزشکی، کنترل و نگهداری سیستمهای قدرت، مخابرات و رادار دارد. طی چند دهه اخیر تلاشهای فراوانی به لحاظ تئوری و عملی صورت گرفته تا یک روش کارآمد برای تخمین فرکانس ارائه شود و این تلاشها همچنان ادامه دارد. فیلتر شکاف دار وفقی یکی از روش‌های تخمین فرکانس سیگنالهای سینوسی است که دارای ویژگی‌های دقیق بودن مقدار فرکانس تخمینی و تعقیب تغییرات فرکانس است. گسسته سازی مناسب یک فیلتر زمان پیوسته جهت پیاده سازی بر روی یک پردازنده دیجیتال از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. فیلترهای زمان-گسسته مزایایی نسبت به فیلترهای زمان-پیوسته دارند که از آن جمله‌اند: کارایی بیشتر، عملکرد بهینه، تاثیر پذیری کمتر از نویز و اختلال، ساختار فشرده‌تر و سبکتر. در این پایان نامه ابتدا فیلتر شکاف‌دار وفقی زمان پیوسته جهت تخمین فرکانس سیگنال‌های سینوسی معرفی شده و ویژگیهای آن مورد بررسی قرار می‌گیرد‌. سپس چگونگی گسسته سازی فیلتر شکاف‌دار وفقی مطرح شده و دو روش گسسته سازی از طریق گسسته سازی معادلات حالت و تطبیق قطب و صفر برای فیلتر معرفی می‌شود. پایداری فیلترهای شکاف‌دار وفقی زمان گسسته پیشنهادی با استفاده از قضایایی به اثبات رسیده و عملکرد مطلوب آنها با شبیه سازی کامپیوتری تایید می‌شود. همچنین تاثیر فرکانس نمونه برداری بر روی فیلتر‌های پیشنهادی بررسی می‌شود. در پایان جهت کاهش نویز سیگنال ورودی مسئله تنظیم پهنای باند فیلتر شکاف‌دار وفقی زمان گسسته به روش تطبیق قطب وصفر مطرح می‌شود. یک قانون تنظیم پهنای باند مبتنی بر الگوریتم گرادیان معرفی می‌شود به گونه‌ای که همزمان با تخمین فرکانس پهنای باند فیلتر به مقدار مطلوب تنظیم شود. پایداری فیلتر شکاف‌دار وفقی زمان گسسته با قانون تنظیم پهنای باند به اثبات رسیده و عملکرد مطلوب این فیلتر با شبیه سازی های کامپیوتری نشان داده می‌شود. کلمات کلیدی: تخمین فرکانس، سیگنال سینوسی، فیلتر شکاف‌دار وفقی، گسسته سازی، پایداری، فرکانس نمونه برداری، تنظیم پهنای باند.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی