Progettazione di un filtro digitale in Simulink

In questa sezione, si utilizza un blocco Digital Filter Design per creare un rumore a bassa frequenza che modella il rumore del vento all'interno della cabina di pilotaggio.

Aprire il modello ex_gstut3. Questo modello contiene un blocco Scope che mostra l’onda sinusoidale originale e l’onda sinusoidale con aggiunta di rumore bianco.

Aprire la libreria DSP System Toolbox™ digitando dsplib nel prompt dei comandi di MATLAB®.

Convertire il rumore bianco in rumore a bassa frequenza introducendo un blocco Digital Filter Design nel modello. Nello scenario dell’aereo, l’aria che passa sopra la fusoliera crea un rumore bianco che viene misurato da un sensore. Il blocco Random Source modella questo rumore. La fusoliera dell’aereo converte questo rumore bianco in un rumore a bassa frequenza, un tipo di rumore colorato, che viene udito all’interno della cabina di pilotaggio. Questo rumore contiene solo determinate frequenze ed è più difficile da eliminare. In questo esempio, il rumore a bassa frequenza viene modellato utilizzando un blocco Digital Filter Design. Questo blocco utilizza la funzionalità del Filter Design e dell’Analysis Tool (FDATool) per progettare un filtro.

Fare doppio clic sulla libreria Filtering, quindi fare doppio clic sulla sotto libreria Filter Implementation. Fare clic e trascinare il blocco Digital Filter Design nel modello.

Impostare i parametri del blocco Digital Filter Design per progettare un filtro passa basso e creare un rumore a bassa frequenza. Aprire la finestra di dialogo dei parametri del blocco facendo doppio clic sul blocco stesso. Impostare i parametri come segue:

Sulla base di questi parametri, il blocco Digital Filter Design progetta un filtro FIR passa basso con 32 coefficienti e una frequenza di cutoff di 0,5. Il blocco moltiplica la risposta del dominio del tempo del filtro per mezzo di una finestra Hamming di 32 campioni.

Fare clic su Design Filter nella parte inferiore centrale della finestra di dialogo per visualizzare la risposta di magnitudine del filtro nel riquadro Magnitude Response. La finestra di dialogo Digital Filter Design dovrebbe ora essere simile alla figura seguente.

È stato creato un filtro passa bassa utilizzando il blocco Digital Filter Design.

È possibile provare a progettare dei filtri in autonomia con il blocco Digital Filter Design. Per ulteriori informazioni sulla funzionalità del blocco, vedere la pagina di riferimento del blocco Digital Filter Design.

Aggiunta di un filtro digitale al modello

In questa sezione, il filtro passa basso progettato in Progettazione di un filtro digitale in Simulink viene aggiunto al diagramma a blocchi. Utilizzare questo filtro, che converte il rumore bianco in rumore colorato, per simulare il rumore del vento a bassa frequenza all’interno della cabina di pilotaggio:

Se il modello creato in Progettazione di un filtro digitale in Simulink non è aperto sul desktop, aprire ex_gstut4 che è un modello equivalente.

Incorporare il blocco Digital Filter Design nel diagramma a blocchi posizionandolo tra il blocco Random Source e il blocco Sum.

Eseguire il modello e visualizzare i risultati nella finestra Scope. Questa finestra mostra il segnale originale in entrata e il segnale con il rumore a bassa frequenza che è stato aggiunto.

È stato costruito un filtro digitale ed è stato utilizzato per modellare la presenza di rumore colorato nel segnale. Questo è analogo alla modellazione del rumore a bassa frequenza che raggiunge il microfono nella cabina di pilotaggio dell’aereo. Dopo aver aggiunto del rumore al sistema, si possono sperimentare i metodi per eliminarlo.