采樣理論與方法研究及其在諧波分析中的應用

電氣自動化論文編號:ZD393  論文字數:14705,頁數:43

目   錄
 
摘要 …………………………………………………………………………………………Ⅰ
Abstract ……………………………………………………………………………………Ⅰ
第1章 緒論……………………………………………………………………………………1
    1.1 采樣理論概述 ……………………………………………………………………1
        1.1.1采樣的理論基礎…………………………………………………………… 1
        1.1.2 采樣定理…………………………………………………………………… 1
    1.2 Matlab仿真軟件簡介 …………………………………………………………… 2
    1.3 虛擬儀器(labVIEW)技術概述……………………………………………………3
        1.3.1 虛擬儀器簡介………………………………………………………………3
        1.3.2 虛擬儀器軟件組成和特點…………………………………………………3
第2章 采樣與諧波分析研究………………………………………………………………5
     2.1采樣與諧波分析的發展與前景………………………………………………5
     2.2諧波分析的數學基礎……………………………………………………………5
     2.3傅立葉變換…………………………………………………………………………7
         2.3.1連續傅立葉變換……………………………………………………………7
         2.3.2離散傅立葉變換(DFT)………………………………………………………7
         2.3.3快速傅立葉變換(FFT)………………………………………………………7
第3章 采樣與諧波分析方法………………………………………………………………9
     3.1同步采樣算法………………………………………………………………………9
     3.2準同步采樣………………………………………………………………………10
         3.2.1準同步采樣原理……………………………………………………………10
         3.2.2原理證明……………………………………………………………………11
         3.2.3準同步采樣遞推系數 ……………………………………………………15
         3.2.4一次加權算法描述…………………………………………………………17
     3.3非整周期采樣……………………………………………………………………18
         3.3.1算法理論基礎………………………………………………………………18
         3.3.2非整周期采樣算法…………………………………………………………23
     3.4仿真與結果………………………………………………………………………24
     3.5分析與總結………………………………………………………………………27
第4章 基于LabVIEW的采樣與諧波分析的應用………………………………………28
      4.1 實驗項目硬件設計……………………………………………………………28
      4.2實驗項目軟件總體設計…………………………………………………………29
      4.3信號獲取子模塊設計………………………………………………………… 31
          4.3.1采集卡的相應配置………………………………………………………31
          4.3.2用LabVIEW寫數據采集子VI……………………………………………31
      4.4信號分析層子模塊設計…………………………………………………………33
          4.4.1諧波分析在數據處理中的作用…………………………………………34
 4.4.2 DFT與FFT及其在本課題中的應用……………………………………34
 4.4.3 程序………………………………………………………………………34
      4.5測試管理層設計…………………………………………………………………36
第5章 調試………………………………………………………………………………38
      5.1采樣與諧波分析的功能測試……………………………………………………38
          5.1.1程序的參數設置…………………………………………………………38
          5.1.2信號分析與處理功能測試………………………………………………38
      5.2實驗………………………………………………………………………………39
          5.2.1調試步驟與規劃…………………………………………………………39
          5.2.2試驗結果及波形顯示……………………………………………………39
結束語………………………………………………………………………………………42
參考文獻……………………………………………………………………………………43
致  謝……………………………………………………………………………………… 45
附錄A 同步采樣Matlab程序………………………………………………………………46
附錄B 非整周期采樣程序………………………………………………………………47
附錄C 準同步采樣程序……………………………………………………………………48

摘要：本文介紹了采樣理論，并從傅立葉級數出發，詳細討論了采樣與諧波分析的數學基礎。論述了經典的諧波分析方法—DFT與FFT（離散傅立葉變換與快速傅立葉變換）。本文主要探討了同步采樣、準同步采樣、非整周期采樣三種常見采樣方法的特點。在充分理解三種采樣算法的基礎上，使用Matlab仿真軟件進行采樣和諧波分析,比較結果從中得出三種采樣和諧波分析方法的優缺點。
 本課題的目的是在研究三種采樣方法的基礎上，選擇一種合適的方法應用于中頻發電機的諧波分析。本文用labVIEW虛擬儀表技術來進行中頻發電機電壓信號的諧波分析，采用的算法是非整周期采樣算法。用DAQ采集電壓信號，并把40次諧波分析的結果顯示出來。
關鍵字：采樣; 諧波分析; 虛擬儀器;  圖形化編程;  數字信號處理

Study of Sampling theory and solution
and its applings in Harmonic analysis
 
ABSTRACT： This paper investigated the sampling theory.And from the fourier series ,the mathmatic bases of sampling and harmonics analyzing are proposed.The fundamental methods of harmonics analyzing (DFT and FFT)are performed. The comprision investigated the character of the three sampling theory including synchronous sampling method ,non-integer-period sampling method and quasi-synchronous sampling method.Base on understanding,I sampled data and analyzed harmonics waveform with software Matlab .Through  comparing them with each other ,we study their advantage and shortcoming.
   We will choose a adaptive sampled-data measure to solve the harmonic analysis of the middle frequency generator.This paper subject apply non-integer-period Sampling method to harmonic analysis with Labview virtual device technology.the voltage is sampled with DAQ board and computer display the finally result of forty harmonics.
Keywords：Sample;  Harmonics analyzing;   Virtual instrument;    Figure programming;    The digital signal process