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Band-Limited White Noise

연속 시스템에 백색 잡음 도입

  • 라이브러리:
  • Simulink / Sources

  • Band-Limited White Noise block

설명

Band-Limited White Noise 블록은 연속 시스템 또는 하이브리드 시스템에서 사용하기에 적합한 정규분포된 난수를 생성합니다.

백색 잡음 시뮬레이션

이론적으로 연속적인 백색 잡음은 상관 시간이 0이며 평탄한 파워 스펙트럼 밀도(PSD)와 무한대의 총 에너지를 갖습니다. 백색 잡음은 잡음 외란이 시스템의 고유 대역폭을 기준으로 매우 작은 상관 시간을 가질 때의 유용한 이론적 근사이기는 하지만, 실질적으로 물리적 시스템은 백색 잡음 외란의 영향을 전혀 받지 않습니다.

Simulink®에서는 시스템의 최단 시정수보다 훨씬 작은 상관 시간을 가진 난수열을 사용하여 백색 잡음의 효과를 시뮬레이션할 수 있습니다. Band-Limited White Noise 블록은 이러한 시퀀스를 만듭니다. 잡음의 상관 시간은 블록의 샘플 레이트입니다. 정확한 시뮬레이션을 위해 시스템의 가장 빠른 동특성보다 훨씬 작은 상관 시간을 사용하십시오. 다음과 같이 지정하여 좋은 결과를 얻을 수 있습니다.

tc11002πfmax,

여기서 fmax는 시스템 대역폭입니다(단위: 라디안/초).

Random Number 블록과 비교

이 블록과 Random Number 블록의 주된 차이점은 Band-Limited White Noise 블록은 특정 샘플 레이트에서 출력값을 생성한다는 것입니다. 이 레이트는 잡음의 상관 시간과 관련이 있습니다.

Averaging Power Spectral Density 블록 사용

Band-Limited White Noise 블록은 양측 스펙트럼을 지정합니다(단위: Hz). Averaging Power Spectral Density 블록은 단측 스펙트럼을 지정하며 여기서 단위는 단위 방사 주파수당 크기의 제곱, 즉 mag^2/(라디안/초)입니다. Band-Limited White Noise 블록의 출력을 Averaging Power Spectral Density 블록에 전달할 경우 평균 PSD 값은 Band-Limited White Noise 블록의 잡음 전력보다 π배 더 작습니다. 이 차이는 한 블록의 단위를 다른 블록의 단위로 변환하면서 생긴 것으로, 결과적으로 1/(1/2)(2π) = 1/π입니다.

  • 여기서 1/2은 양측 스펙트럼에서 단측 스펙트럼으로 변환하기 위한 인자입니다.

  • 2π는 Hz를 라디안/초로 변환하기 위한 인자입니다.

포트

출력

모두 확장

정규분포된 난수로, 스칼라, 벡터, 행렬 또는 N차원 배열로 지정됩니다.

데이터형: double

파라미터

모두 확장

백색 잡음의 PSD 높이를 스칼라, 벡터, 행렬 또는 양수 값으로 구성된 N차원 배열로 지정합니다.

프로그래밍 방식의 사용법

블록 파라미터: Cov
유형: 문자형 벡터
값: scalar | vector | matrix | N-D array
디폴트 값: '[0.1]'

잡음의 상관 시간. 자세한 내용은 샘플 시간 지정하기 항목을 참조하십시오.

프로그래밍 방식의 사용법

블록 파라미터: Ts
유형: 문자형 벡터
값: scalar | vector
디폴트 값: '0.1'

난수 생성기에 사용할 시작 시드값을 스칼라, 벡터, 행렬 또는 N차원 배열로 지정합니다. 값은 유한한 양의 실수 값이어야 합니다.

프로그래밍 방식의 사용법

블록 파라미터: seed
유형: 문자형 벡터
값: scalar | vector | matrix | N-D array
디폴트 값: '[23341]'

블록 파라미터가 벡터일 때 1차원 배열을 출력하도록 선택합니다. 그러지 않으면 차원 중의 하나가 1인 2차원 배열을 출력합니다. 자세한 내용은 Determine the Output Dimensions of Source Blocks 항목을 참조하십시오.

프로그래밍 방식의 사용법

블록 파라미터: VectorParams1D
유형: 문자형 벡터
값: 'on' | 'off'
디폴트 값: 'on'

블록 특성

데이터형

double

직접 피드스루

no

다차원 신호

no

가변 크기 신호

no

영점교차 검출

no

알고리즘

올바른 강도의 잡음을 생성하려면 잡음의 공분산이 연속 PSD에서 이산 잡음 공분산으로의 암시적 변환을 반영하도록 스케일링되어야 합니다. 적절한 스케일링 인자는 1/tc이며, 여기서 tc는 잡음의 상관 시간입니다. 이 스케일링은 백색 잡음 근삿값에 대한 연속 시스템의 응답이 실제 백색 잡음에 대한 시스템의 응답과 동일한 공분산을 갖도록 합니다. 이 스케일링 때문에 Band-Limited White Noise 블록 신호의 공분산은 잡음 전력(강도) 파라미터와 같지 않습니다. 실제로 이 파라미터는 백색 잡음의 PSD 높이입니다. 이 블록은 tc로 나눈 잡음 전력으로 백색 잡음의 공분산을 근사합니다.

확장 기능

버전 내역

R2006a 이전에 개발됨

참고 항목

도움말 항목