پردازش سیگنال و سیستم های خطی در علوم حرکتی

معرفی کتاب پردازش سیگنال و سیستم های خطی در علوم حرکتی

گستردگي و ارتقاي سطح فعاليت هاي علمي-پژوهشي در حوزه هاي مختلف علوم از جمله علوم حرکتي، نياز به تعامل بين بخش هاي مختلف را بوجود آورده است.

از اين روست که انجام کارهاي پژوهشی در قالب گروه های تحقيقاتی قابل توجيه است، زيرا در فرآيند انجام پژوهش علمي به استفاده از علوم ديگري که شايد به طور مستقيم به حوزه کاري پژوهشي شان ارتباط نداشته باشد، نياز است. با اين توضيح شايد، محققي که براي انجام کار علمي با گستره اي از علوم و تعامل آنها مواجه مي شود، نه امکان آن را پيدا مي کند و نه نيازمند آن است که به درک عميق از علوم ديگر مورد نياز براي انجام تحقيق خود، اقدام کند. اما اين سخن به آن معنا نيست که توجيهي براي درک حداقلي از دانش علوم ديگر در تحقيقات خود را مورد توجه قرار ندهد. در حوزه تحقيقات علوم حرکتي، به عنوان مثال، مجموعه اي از علوم پايه از قبيل فيزيولوژي، شيمي، آناتومي، فيزيک و رياضيات و زير شاخه هاي وابسته به شيوه اي مستقيم و يا غير مستقيم ايفاي نقش مي کنند. پس بيراه و دور از تصور نيست که از پژوهشگران علاقمند به فعاليت در حوزه تحقيق در علوم حرکتي، انتظار داشته باشيم به کسب و درک مباحث علمي مختلف مرتبط با اين حوزه، مبادرت ورزند.

کتاب پردازش سیگنال و سیستم های خطی در علوم حرکتی

اين سخن قابل قبول است که صحت و سلامت اطلاعات جمع آوري شده از مهم ترين دغدغه هاي پژوهش گران به شمار مي رود، از اين رو محققان همواره با مسايلي از قبيل انتخاب نوع تجهيزات، چگونگي نحوه جمع آوري و پردازش داده ها و تفسير نتايج نهايي مواجهند. در مجموعه مسايل برشمرده، پردازش اطلاعات که در آن به گستره ای از مطالبی چون اطمينان از صحت اطلاعات جمع آوري شده، پردازش داده ها که دربرگیرنده حذف نويز و نرماليز کردن و در نهايت به آناليز اقدام مي شود، جايگاهي ويژه را به خود اختصاص مي دهد. براي کاهش نويز يا همان پارازيت اطلاعات که از آن پردازش سيگنال نام برده مي شود، روش هاي گوناگوني وجود دارد. مدل هاي مکانيکي خطي مرتبه اول و دوم، نمونه برداري، فيلترکردن، آناليز همبستگي خودي و متقابل، آناليز فوريه و سيستمهاي کنترل بازخورد از اين دسته تکنيک ها هستند. انتخاب هوشمندانه اين موارد متناسب با نوع پژوهش نيازمند درک کامل تکنيک هاي فوق و شناخت تفاوتهاي بين آنها است. در اين کتاب به روش هاي جمع آوري و پردازش داده ها، مدلسازي، فيلترکردن و … با در نظر داشتن کاربرد آنها در پژوهش هاي گوناگون علوم حرکتي اشاره شده است.
با توجه به اينکه، براي درک بهتر مطالب کتاب نياز به دانش رياضيات مقدماتي است، در انتهاي کتاب در چهار پيوست الف) متغير مختلط ب) توابع نمايي ج) تبديل لاپلاس د) تبديل z، آورده شده است. ضمن اينکه براي جلوگيري از پيچيده شدن بحث تا جاي ممکن از بيان روابط رياضي پرهيز شده و بيشتر کاربرد تکنيک هاي گوناگون در علوم حرکتي بررسي شده است با این امید که مورد توجه و استفاده علاقمندان قرار گیرد.

آنچه در کتاب پردازش سیگنال و سیستم های خطی در علوم حرکتی می خوانید :

فصل اول: سیستم های خطی-آنالوگ و گسسته
مقدمه و تعاریف
سیستم های گسسته خطی
بلوک های ساختاری پایه ی سیستم گسسته خطی
سیستم خطی مرتبه اول
سیستم مرتبه دوم
مشتق گیر
انتگرال گیری
مثال تشریحی از سیستم خطی مرتبه اول
کانولوشن (نمايش سیستم‌های گسسته به صورت حاصل جمع)
تابع نمونه برداری
پاسخ ضربه
کانولوشن
قانون جمع آثار
ترتیب عملگرها
سیستم های خطی مرتبه دوم و بالاتر
منابع
فصل دوم: جمع آوری داده های بدون نویز و معتبر
مقدمه
یک ثبت چقدر باید به طول انجامد
از چه فرکانس نمونهگیری استفاده کنیم
فیلتر کردن آنالوگ و دیجیتال
هموارسازی داده های کینماتیکی
فیلترهای پایین گذر باترورث و میرای بحرانی
فیلترهای بالا گذر
فیلترهای میان‌گذر
منابع
فصل سوم: تجزیه و تحلیل همبستگی خودی و متقابل
مقدمه
همبستگی بین دو متغیر
شناخت فرمول
ضریب خودهمبستگی و همبستگی متقابل
خصوصیات تابع خودهمبستگی
خصوصیات تابع همبستگی متقابل
پیاده‌سازی دیجیتال تابع همبستگی خودی و متقابل
کاربرد آنالیز همبستگی متقابل
منابع
فصل چهارم: آنالیز حوزه فرکانس
آنالیز حوزه فرکانس چیست؟
شباهت های بین جبر برداری و تبدیل فوریه
تبدیل فوریه
طیف توان
تبدیل فوریه یک موج مربعی
تبدیل فوریه تابع نمونه برداری
درک قضیه نمونه برداری
سری فوریه گسسته
کاربردهای آنالیز حوزه فرکانس
منابع
فصل پنجم: سیستم های کنترل فیدبک (بازخورد)
سیستم کنترل مکان
کنترل با فیدبک سرعت
کنترل با فیدبک شتاب
ضمیمه الف: متغیرهای مختلط
جمع، تفریق، ضرب و تقسیم اعداد موهومی
نمایش هندسی اعداد مختلط
ضمیمه ب: توابع نمایی
توابع نمایی
ارتباط بین توابع نمایی و توابع سینوسی
ضمیمه ج: تبدیل لاپلاس
تبدیل لاپلاس تابع ضربه واحد
تبدیل لاپلاس تابع پله واحد
تبدیل لاپلاس تابع شیب دار
تبدیل لاپلاس به عنوان تابع تبدیل
سیستم مرتبه دوم متشکل از جرم، فنر و سیستم میراگر
به دست آوردن ریشه های معادله مشخصه
سیستم های میرای بحرانی و فوق میرا در فیلترهای الکترونیکی
تابع تبدیل‌های مفید
ضمیمه د: تبدیل Z
تعریف
سیستم های نمونه

تالیف: افتاب پتلا, دیوید وینتر
مترجم: پرفسور حیدر صادقی, محمدحسین نوری, مسعود نوری