Indice

Indice
Cap. 1
1.1
1.2
1.3
Introduzione
Il processo di misura e il livello dei modelli
Segnali deterministici e segnali aleatori
Cap. 2
2.1
2.2
2.3
2.4
2.5
3.5
3.6
3.7
3.8
3.9
3.10
3.11
3.12
3.13
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Richiami di algebra delle matrici
Matrici e vettori
Operazioni su matrici e su vettori
Matrici quadrate
Autovalori e autovettori e forme quadratiche
Operazioni di derivazione
Cap. 3
3.1
3.2
3.3
3.4
Introduzione al problema dell’acquisizione e
dell’analisi dei dati: definizione dei termini
Richiami sulle trasformate
Introduzione
La trasformata di Laplace
Proprietà della trasformata di Laplace
Equazioni differenziali lineari ordinarie
a coefficienti costanti
La trasformata Zeta
Proprietà della trasformata Zeta
Equazioni alle differenze lineari
e stazionarie
La trasformata di Fourier
Proprietà della trasformata di Fourier
Integrale di convoluzione
3.10.a Funzioni causali tempo continue
3.10.b Funzioni causali tempo discrete
3.10.c Funzioni non causali
Integrale o funzione di correlazione
3.11.a Segnali di energia tempo-continui
3.11.b Segnali di potenza tempo-continui
3.11.c Segnali di energia tempo-discreti
3.11.d Segnali di potenza tempo-discreti
Serie di Fourier per un segnale periodico
Campionamento di un segnale
Trasformate L e Z di una funzione
campionata
VI Strumentazione e misure elettroniche
Cap. 4
4.1
4.2
4.3
4.4
4.5
4.6
4.7
4.8
4.9
4.10
4.11
4.12
4.13
4.14
4.15
ISBN 88-408-1173-7
Analisi, simulazione e misure per sistemi dinamici,
lineari e stazionari
Introduzione
Rappresentazione I/O per sistemi tempo
continui: misura e sintesi della risposta
4.2.a Sintesi della W(s) con derivatori
4.2.b Sintesi della W(s) con integratori
Misura della risposta in frequenza di sistemi
tempo-continui
Rappresentazioni I/O per sistemi campionati:
misura e sintesi della risposta
4.4.a Sintesi dell’integrale di convoluzione
4.4.b Sintesi della funzione di sistema
Rappresentazioni I/O per sistemi tempo
discreti: misura e sintesi della risposta
Misura della risposta in frequenza di sistemi
tempo discreti
La rappresentazione ISO per sistemi tempocontinui
La rappresentazione ISO per sistemi tempodiscreti
Osservabilità e controllabilità
4.9.a Osservabilità di un sistema tempocontinuo stazionario
4.9.b Osservabilità di un sistema tempodiscreto stazionario
4.9.c Controllabilità di un sistema tempocontinuo stazionario
4.9.d Controllabilità di un sistema tempodiscreto stazionario
Passaggio dalla rappresentazione ISO alla
I/O e viceversa
4.10.a Passaggio ISO→ I/O per sistemi tempocontinui stazionari
4.10.b Passaggio ISO→ I/O per sistemi tempodiscreti stazionari
4.10.c Passaggio I/O→ ISO per sistemi tempocontinui stazionari
4.10.d Passaggio I/O→ ISO per sistemi tempodiscreti stazionari
Il problema del simulatore o della
discretizzazione dei sistemi tempocontinui
Simulazione nel dominio della frequenza
4.12.a Discretizzazione per approssimazione
delle derivate
4.12.b Discretizzazione basata sulla
integrazione numerica
Simulazione nel dominio del tempo
Considerazioni conclusive sul problema
del simulatore
Alcune considerazioni sugli osservatori
dello stato
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Cap. 5
5.1
5.2
5.3
5.4
5.5
5.6
5.7
5.8
5.9
5.10
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5.12
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6.1
6.2
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Misure e stime su processi stocastici stazionari
ed ergodici
Introduzione
Stima della media
Stima del valore quadratico medio e
della varianza
Stima della funzione densità di probabilità
Stima della funzione di auto e crosscorrelazione
Misura e stima della funzione densità
spettrale
6.6.a Le correlazioni ingresso-uscita in
un sistema lineare e stazionario
6.6.b L’analizzatore di spettro
Realizzazione di uno spettro bianco
su banda B
Alcune considerazioni sull’uso del PwDS
e del CPwDS: la funzione di coerenza e la
colorazione del rumore bianco
Cap. 7
7.1
7.2
Variabili aleatorie e processi stocastici
Funzione densità e distribuzione di
probabilità
Funzioni di probabilità condizionate.
La regola di Bayes
Valore atteso, media e covarianza
La funzione caratteristica
Indipendenza e correlazione di
variabili casuali
La distribuzione gaussiana
Il Teorema del limite centrale
Indipendenza e correlazione per variabili
aleatorie gaussiane. Altre proprietà della
di st r i b u zi on e gau ssi an a
Processi stocastici
Processi stocastici stazionari
Processi stocastici di tipo Gauss-Markov (GM)
Modello di sistema dinamico, lineare e
stazionario con rumore sullo stato e sull’uscita
Modello di apparato di misura con rumore
Autocorrelazione e valori energetici di un
segnale deterministico o aleatorio
5.14.a Segnali deterministici di energia
5.14.b Segnali deterministici periodici
5.14.c Segnali aleatori
Cap. 6
Indice VII
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244
Tecniche di acquisizione e elaborazione dei dati
Introduzione
La raccolta dei dati: il problema del
trasduttore
pag.
249
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249
VIII Strumentazione e misure elettroniche
7.3
7.4
7.5
7.6
7.7
7.8
7.9
7.10
7.11
7.12
7.13
Registrazione e trasmissione dei dati
La qualificazione dei dati
7.4.a Analisi di stazionarietà
7.4.b Analisi di periodicità
7.4.c Analisi di normalità
Analisi dei dati
7.5.a Analisi su una registrazione
7.5.b Analisi su molte registrazioni
La trasformata di Fourier discreta (DFT)
Confronto tra F e DFT
7.7.a Funzioni periodiche limitate in banda:
troncamento multiplo del periodo
7.7.b Funzioni periodiche limitate in banda:
troncamento diverso dal periodo
7.7.c Funzioni limitate nel tempo
7.7.d Funzioni periodiche non limitate
in banda
7.7.e Funzioni generiche
Proprietà della DFT
La FFT
Esempi di calcolo della DFT e
della sua inversa
Riduzione dell’errore di leakage
Calcolo della funzione di convoluzione
7.12.a Convoluzione tra funzioni
di durata finita
7.12.b Convoluzione tra una funzione
di durata non limitata e una funzione
di durata finita
7.12.c Convoluzione tra funzioni di durata
finita tramite DFT
7.12.d Convoluzione tra una funzione
di durata non limitata e una di
durata finita tramite DFT
Calcolo della funzione di correlazione
Cap. 8
8.1
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Elementi di teoria dell’identificazione e
della stima
Introduzione
La stima di una variabile aleatoria
8.2.a Stima di una v.a. x tramite
una costante: ambiente dd
8.2.b Stima di una v.a. x tramite una
costante: ambiente pd
8.2.c Stima di una v.a. x mediante una funzione generica
g(y) delle misure: ambiente pd e dd
8.2.d Stima lineare e minimi quadrati: ambiente pd
Il problema della utilizzazione delle misure
per l’identificazione del modello di un
sistema dinamico e per il filtraggio di un
segnale
Il problema della identificabilità
strutturale e della scelta di V(␤ )
Il problema della scelta del modello
per la stima dei parametri
ISBN 88-408-1173-7
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8.17
8.18
8.5.a Errore in uscita
8.5.b Errore in ingresso
8.5.c Errore generalizzato
Stimatore dei minimi quadrati (MQ)
Proprietà dello stimatore dei
minimi quadrati
Modello per la stima con errore in uscita:
modello FIR
Modello per la stima con errore in ingresso
ed errore generalizzato: modello IIR
Il progetto dell’esperimento
Algoritmo ricorsivo per lo stimatore
dei minimi quadrati
Stimatore ricorsivo con memoria finita
e inizializzazione dello stimatore
Esempi di applicazione dello stimatore dei
minimi quadrati
8.13.a Modello per la stima con errore
in uscita
8.13.b Modello per la stima con errore
in ingresso
8.13.c Modello per la stima con errore
generalizzato
8.13.d Modello per la stima con approssimazione
delle derivate
8.13.e Modello per la stima con interpolatore
Validazione del modello per la stima:
il test del χ 2 e il test F
8.14.a Gradi di libertà di un insieme di dati
8.14.b Definizione della variabile χ 2 e del
χ 2 ridotto
8.14.c La distribuzione di χ 2
8.14.d Il test χ 2
8.14.e Il test F
Il filtro di Kalman per sistemi discreti
Una forma alternativa del filtro di
Kalman per sistemi discreti
Il filtro di Kalman esteso
Relazione tra filtro di Kalman
e stimatore MQ
Cap. 9
9.1
9.1
9.3
9.4
9.5
9.6
Indice IX
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Problemi di analisi e sintesi nel progetto di
sistemi di elaborazione dedicati
Introduzione
Architettura Software
Il sistema operativo
9.3.a Architettura di un sistema operativo
9.3.b Gestione delle risorse e
meccanismi di sincronizzazione
9.3.c Nucleo di un sistema operativo
Architettura Hardware
Valutazione dei tempi di risposta
Un esempio: una LAN per controllo di
processo
X Strumentazione e misure elettroniche
9.6.a
9.6.b
9.6.c
9.6.d
Architettura funzionale
Architettura SW
Architettura HW
Fase realizzativa
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pag.
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403
403
406
408
pag.
411
Appendice A
Aliasing
Appendice B
Discretizzazione di un sistema tempo
continuo
pag. 4 1 6
Bibliografia
pag.
420
Indice analitico
pag.
421