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Band-Limited White Noise

在连续系统中引入白噪声

  • Band-Limited White Noise block

库:
Simulink / Sources

描述

Band-Limited White Noise 模块生成适合在连续系统或混合系统中使用的正态分布随机数。

白噪声仿真

从理论上讲,连续白噪声的相关时间为 0,功率谱密度 (PSD) 呈水平状态,总能量为无穷大。在实践中,物理系统永远不受白噪声干扰,尽管当噪声干扰的相关时间相对于系统的自然带宽非常小时,白噪声是很有用的理论逼近。

在 Simulink® 软件中,您可以使用相关时间比系统的最短时间常量小很多的随机序列来仿真白噪声的作用。Band-Limited White Noise 模块就生成这样的序列。噪声的相关时间是指模块的采样率。要进行准确的仿真,请使用比系统的最快动态小很多的相关时间。您可以通过指定以下方程来获得满意的结果:

tc11002πfmax,

其中 fmax 是以弧度/秒为单位的系统带宽。

与 Random Number 模块的比较

此模块与 Random Number 模块之间的主要区别在于,Band-Limited White Noise 模块以特定的采样率生成输出。此采样率与噪声的相关时间有关。

与 Averaging Power Spectral Density 模块一起使用

Band-Limited White Noise 模块指定双边频谱,其单位为赫兹。Averaging Power Spectral Density 模块指定单侧频谱,其单位为每单位径向频率幅值的平方:mag^2/(rad/sec)。当您将 Band-Limited White Noise 模块的输出馈入 Averaging Power Spectral Density 模块时,平均 PSD 值比 Band-Limited White Noise 模块的噪声功率小 π 倍。这种差异是模块之间的单位转换造成的,即 1/(1/2)(2π) = 1/π,其中:

  • 1/2 是从双侧频谱转换为单侧频谱的因子。

  • 2π 是从赫兹转换为弧度/秒的因子。

端口

输出

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正态分布的随机数,指定为标量、向量、矩阵或 N 维数组。

数据类型: double

参数

全部展开

将白噪声的 PSD 高度指定为正值的标量、向量、矩阵或 N 维数组。

编程用法

模块参数Cov
类型:字符向量
值:scalar | vector | matrix | N-D array
默认值:'[0.1]'

噪声的相关时间。有关详细信息,请参阅指定采样时间

编程用法

模块参数Ts
类型:字符向量
值:scalar | vector
默认值:'0.1'

将随机数生成函数的起始种子指定为标量、向量、矩阵或 N 维数组。值必须是有限的正实数值。

编程用法

模块参数seed
类型:字符向量
值:scalar | vector | matrix | N-D array
默认值:'[23341]'

当模块参数为向量时,选择此选项将输出一维数组。否则,将输出二维数组,其中一个维度为 1。有关详细信息,请参阅 确定源模块的输出维度

编程用法

模块参数VectorParams1D
类型:字符向量
值:'on' | 'off'
默认值:'on'

模块特性

数据类型

double

直接馈通

多维信号

可变大小信号

过零检测

算法

要为此噪声生成正确的强度,需要对噪声的协方差进行缩放,以反映从连续 PSD 向离散噪声协方差的隐式转换。合适的缩放因子为 1/tc,其中 tc 是噪声的相关时间。这种缩放可以确保连续系统对近似白噪声的响应与系统对真实白噪声的响应具有相同的协方差。这种缩放导致 Band-Limited White Noise 模块的信号协方差与噪声功率(强度)参数不相同。此参数实际上是白噪声的 PSD 高度。此模块将白噪声的协方差近似为噪声功率除以 tc。

扩展功能

版本历史记录

在 R2006a 之前推出

另请参阅