{"id":1084,"date":"2017-07-15T09:00:21","date_gmt":"2017-07-15T14:00:21","guid":{"rendered":"http:\/\/blog.espol.edu.ec\/telg1001\/?p=1084"},"modified":"2026-03-02T15:35:44","modified_gmt":"2026-03-02T20:35:44","slug":"lti-dt-diagrama-bloques-ejemplos","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/blog.espol.edu.ec\/algoritmos101\/ss-u06\/lti-dt-diagrama-bloques-ejemplos\/","title":{"rendered":"6.1 Sistema LTI DT - Diagrama de Bloques y ecuaci\u00f3n de diferencias"},"content":{"rendered":"\n<hr class=\"wp-block-separator has-alpha-channel-opacity\" \/>\n\n\n\n<div class=\"wp-block-group has-medium-font-size is-layout-flex wp-block-group-is-layout-flex\">\n<p><a href=\"#diagramabloques\">Diagrama bloques<\/a><\/p>\n\n\n\n<p><a href=\"#ecuacionesdiferencias\">ecuaci\u00f3n diferencias<\/a><\/p>\n\n\n\n<p>ejemplo:<\/p>\n\n\n\n<p><a href=\"#bloquesahorros\">ahorros<\/a><\/p>\n\n\n\n<p><a href=\"#bloquesventas\">ventas<\/a><\/p>\n<\/div>\n\n\n\n<hr class=\"wp-block-separator has-alpha-channel-opacity\" \/>\n\n\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\" id=\"diagramabloques\">1. Diagrama de bloques<\/h2>\n\n\n\n<p><em><strong>Referencia<\/strong><\/em>: Oppenheim 2.4.3 p124.<\/p>\n\n\n\n<p>Semejante a lo presentado en sistemas cont\u00ednuos se tiene,<\/p>\n\n\n<span class=\"wp-katex-eq katex-display\" data-display=\"true\"> y[n] = a y[n-1] + x[n] <\/span>\n\n\n\n<figure class=\"wp-block-image alignright size-full\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" width=\"271\" height=\"193\" src=\"http:\/\/blog.espol.edu.ec\/algoritmos101\/files\/2017\/07\/ahorrosCuenta01.png\" alt=\"ahorros Cuenta 01\" class=\"wp-image-20386\" \/><\/figure>\n\n\n\n<p>Aunque los primeros ejemplos dados son de claramente se\u00f1ales discretas en tiempo, las se\u00f1ales cont\u00ednuas en tiempo pueden tambi\u00e9n ser procesadas por sistemas discretos usando muestreo. <\/p>\n\n\n\n<p>Los diagramas de bloques se elaboran usando <a href=\"https:\/\/blog.espol.edu.ec\/telg1001\/acerca-de\/descargas\/\">Xcos<\/a> de Scilab que es software abierto.<\/p>\n\n\n\n<hr class=\"wp-block-separator has-alpha-channel-opacity\" \/>\n\n\n\n<div class=\"wp-block-group has-medium-font-size is-layout-flex wp-block-group-is-layout-flex\">\n<p><a href=\"#diagramabloques\">Diagrama bloques<\/a><\/p>\n\n\n\n<p><a href=\"#ecuacionesdiferencias\">ecuaci\u00f3n diferencias<\/a><\/p>\n\n\n\n<p>ejemplo:<\/p>\n\n\n\n<p><a href=\"#bloquesahorros\">ahorros<\/a><\/p>\n\n\n\n<p><a href=\"#bloquesventas\">ventas<\/a><\/p>\n<\/div>\n\n\n\n<hr class=\"wp-block-separator has-alpha-channel-opacity\" \/>\n\n\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\" id=\"ecuacionesdiferencias\">2. Ecuaci\u00f3n de diferencias y Operadores<\/h2>\n\n\n\n<p><em><strong>Referencia<\/strong><\/em>: Lathi 3.5 p265, Lathi 3.5 p269<\/p>\n\n\n\n<p>Los sistemas discretos LTID (linear time-invariant, discrete time systems) se analizan de forma semejante a los de tipo continuo, con algunas variantes.<\/p>\n\n\n\n<h3 class=\"wp-block-heading\">Ecuaciones de Diferencias<\/h3>\n\n\n\n<p>Las ecuaciones de diferencia se pueden escribir de dos formas:<\/p>\n\n\n\n<ul class=\"wp-block-list\">\n<li>La primera usa t\u00e9rminos con atrasos como y[n-1], y[n-2], x[n-1]...<\/li>\n\n\n\n<li>La segunda con terminos de avance como son&nbsp; y[n+1], y[n+2], x[n+1]...<\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n<p>La forma con atrasos es mas natural, mientras que ser prefieren las forma de avances por motivos de uniformidad con las operaciones de ecuaciones de diferencias.<\/p>\n\n\n\n<p>Una ecuaci\u00f3n de diferencias con operador de avances tiene la forma:<\/p>\n\n\n<span class=\"wp-katex-eq katex-display\" data-display=\"true\"> y[n+N] + a_1 y[n+N-1] + \\text{\u2026} + a_{N-1} y[n+1] + a_N y[n] = <\/span>\n\n\n<span class=\"wp-katex-eq katex-display\" data-display=\"true\"> = b_{n-M} x[n+M] + b_{N-M+1} x[n+M-1] + \\text{\u2026} + <\/span>\n\n\n<span class=\"wp-katex-eq katex-display\" data-display=\"true\"> + b_{N-1} x[n+1] + b_N x[n] <\/span>\n\n\n\n<p>que es una ecuaci\u00f3n de diferencias con orden de magnitud max(N,M). Se asume que el coeficiente de y[n+N] es 1, es decir a<sub>0<\/sub>=1, sin perder la generalidad, caso contrario se normaliza.<\/p>\n\n\n\n<h3 class=\"wp-block-heading\">2.1 Notaci\u00f3n de operadores E<\/h3>\n\n\n\n<p>Para simplificar la escritura en sistemas discretos, las ecuaciones de diferencias usan la notaci\u00f3n E&nbsp; para mostrar una operaci\u00f3n de avance de una unidad. La notaci\u00f3n de operadores es semejante a la usada en ecuaciones diferenciales que era D.<\/p>\n\n\n<span class=\"wp-katex-eq katex-display\" data-display=\"true\"> E x[n] = x[n+1] <\/span>\n\n\n<span class=\"wp-katex-eq katex-display\" data-display=\"true\"> E^2 x[n] = x[n+2] <\/span>\n\n\n<span class=\"wp-katex-eq katex-display\" data-display=\"true\"> E^N x[n] = x[n+N] <\/span>\n\n\n\n<p>por lo que una ecuaci\u00f3n de diferencias de primer orden se puede escribir como:<\/p>\n\n\n<span class=\"wp-katex-eq katex-display\" data-display=\"true\"> y[n+1] - a y[n] = x[n+1] <\/span>\n\n\n<span class=\"wp-katex-eq katex-display\" data-display=\"true\"> E y[n] - a y[n] = E x[n] <\/span>\n\n\n\n<span class=\"wp-katex-eq katex-display\" data-display=\"true\"> y[n] = E x[n] <\/span>\n\n\n\n<p>lo que refleja lo antes usado para el manejo de operadores:<\/p>\n\n\n<span class=\"wp-katex-eq katex-display\" data-display=\"true\"> Q(E) y[n] = P(E) x[n] <\/span>\n\n\n\n<hr class=\"wp-block-separator has-alpha-channel-opacity\" \/>\n\n\n\n<div class=\"wp-block-group has-medium-font-size is-layout-flex wp-block-group-is-layout-flex\">\n<p><a href=\"#diagramabloques\">Diagrama bloques<\/a><\/p>\n\n\n\n<p><a href=\"#ecuacionesdiferencias\">ecuaci\u00f3n diferencias<\/a><\/p>\n\n\n\n<p>ejemplo:<\/p>\n\n\n\n<p><a href=\"#bloquesahorros\">ahorros<\/a><\/p>\n\n\n\n<p><a href=\"#bloquesventas\">ventas<\/a><\/p>\n<\/div>\n\n\n\n<hr class=\"wp-block-separator has-alpha-channel-opacity\" \/>\n\n\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\" id=\"bloquesahorros\">3. Ejemplo: Cuenta de ahorros<\/h2>\n\n\n\n<figure class=\"wp-block-image alignright size-full\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" width=\"320\" height=\"186\" src=\"http:\/\/blog.espol.edu.ec\/algoritmos101\/files\/2015\/05\/alcancia_moneda01.png\" alt=\"alcanc\u00eda moneda 01\" class=\"wp-image-21288\" \/><\/figure>\n\n\n\n<p><em><strong>Referencia<\/strong><\/em>: Lathi ejemplo 3.6 p253, Oppenheim ejemplo 1.10 p40. <a href=\"https:\/\/blog.espol.edu.ec\/algoritmos101\/fp-unidades\/fp-u02\/contadores-y-acumuladores\/\" data-type=\"post\" data-id=\"7877\">Acumuladores<\/a> en Fundamentos de programaci\u00f3n<\/p>\n\n\n\n<p>Una persona ahorradora realiza dep\u00f3sitos regularmente en el banco a un intervalo <strong>T<\/strong> mensual.&nbsp; El banco paga intereses registrados en el estado de cuenta en el periodo <strong>T<\/strong> y lo env\u00eda al depositante.<\/p>\n\n\n\n<p>Siendo:<\/p>\n\n\n\n<figure class=\"wp-block-table\"><table><tbody><tr><td>x[n]<\/td><td>dep\u00f3sito realizado en el instante <strong>n<\/strong>-\u00e9simo<\/td><\/tr><tr><td>y[n]<\/td><td>saldo de la cuenta al <strong>n<\/strong>-\u00e9simo instante inmediato luego de recibir el <strong>n<\/strong>-\u00e9simo dep\u00f3sito x[n]<\/td><\/tr><tr><td>r<\/td><td>tasa de inter\u00e9s del periodo <strong>T<\/strong><\/td><\/tr><\/tbody><\/table><\/figure>\n\n\n\n<p>El saldo y[n] es la suma [i] del saldo anterior y[n-1], los intereses r sobre y[n-1] durante el periodo T y el dep\u00f3sito x[n]. El evento se puede registrar mediante la ecuaci\u00f3n:<\/p>\n\n\n<span class=\"wp-katex-eq katex-display\" data-display=\"true\"> y[n] = y[n-1] + r y[n-1] + x[n] <\/span>\n\n\n\n<p>reordenando la ecuaci\u00f3n:<\/p>\n\n\n<span class=\"wp-katex-eq katex-display\" data-display=\"true\"> y[n] = (1+ r) y[n-1] + x[n] <\/span>\n\n\n<span class=\"wp-katex-eq katex-display\" data-display=\"true\"> y[n] - (1+ r) y[n-1] = x[n] <\/span>\n\n\n\n<p>por facilidad se simplifica, a = 1+r<\/p>\n\n\n\n<p>la ecuaci\u00f3n general se escribe como:<\/p>\n\n\n<span class=\"wp-katex-eq katex-display\" data-display=\"true\"> y[n] - a y[n-1] = x[n] <\/span>\n\n\n\n<p>Para el caso presentado, la expresi\u00f3n podr\u00eda escribirse tambi\u00e9n para manejar retiros de la cuenta si se cambia de signo al valor de x[n]. Tambi\u00e9n debe considerar condiciones iniciales, por ejemplo al abrir la cuenta y[0] = M si es un dep\u00f3sito, o en otro caso Y[0] = -M por si lo que representa es un pr\u00e9stamo.<\/p>\n\n\n\n<p>El \u00edndice de tiempo n es una variable arbitraria, se puede sustituir en la referencia por n+1<\/p>\n\n\n<span class=\"wp-katex-eq katex-display\" data-display=\"true\"> y[n+1] - a y[n] = x[n+1] <\/span>\n\n\n\n<p>La expresi\u00f3n con n-1 usa un operaci\u00f3n de retardo o retraso, mientras que n+1 usa una operaci\u00f3n de avance o adelanto.<\/p>\n\n\n\n<p>El operador de <strong>retraso n-1<\/strong> es m\u00e1s natural, pues la operaci\u00f3n <strong>es causal,<\/strong> realizable en el tiempo. La operaci\u00f3n de <strong>adelanto n+1 es no causal<\/strong>, no realizable en tiempo. <strong><em>Por facilidad de operaci\u00f3n matem\u00e1tica se usa el operador de adelanto<\/em><\/strong>.<\/p>\n\n\n\n<hr class=\"wp-block-separator has-alpha-channel-opacity\" \/>\n\n\n\n<div class=\"wp-block-group has-medium-font-size is-layout-flex wp-block-group-is-layout-flex\">\n<p><a href=\"#diagramabloques\">Diagrama bloques<\/a><\/p>\n\n\n\n<p><a href=\"#ecuacionesdiferencias\">ecuaci\u00f3n diferencias<\/a><\/p>\n\n\n\n<p>ejemplo:<\/p>\n\n\n\n<p><a href=\"#bloquesahorros\">ahorros<\/a><\/p>\n\n\n\n<p><a href=\"#bloquesventas\">ventas<\/a><\/p>\n<\/div>\n\n\n\n<hr class=\"wp-block-separator has-alpha-channel-opacity\" \/>\n\n\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\" id=\"bloquesventas\">4. Ejemplo: Estimaci\u00f3n de ventas<\/h2>\n\n\n\n<p><em><strong>Referencia<\/strong><\/em>: Lathi ejercicio 3.7 p255, Hsu 2.39 p100<\/p>\n\n\n\n<figure class=\"wp-block-image alignright size-full\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" width=\"192\" height=\"185\" src=\"http:\/\/blog.espol.edu.ec\/algoritmos101\/files\/2017\/07\/librosUsados01.png\" alt=\"libros Usados 01\" class=\"wp-image-20387\" \/><\/figure>\n\n\n\n<p>Un vendedor de una editora de libros en un <strong>n<\/strong>-\u00e9simo semestre con x[n] estudiantes registrados en un curso vende y[n] copias de un libro. <\/p>\n\n\n\n<p>En promedio, la cuarta parte de los estudiantes al final del semestre revende el libro usado, el libro se mantiene en buenas condiciones por tres semestres.<\/p>\n\n\n\n<p>Escriba la ecuaci\u00f3n que relaciona los libros vendidos por la editora y[n], considerando el n\u00famero de estudiantes registrados x[n] en el <strong>n<\/strong>-\u00e9simo semestre, bajo el supuesto que todos los estudiantes compran el libro.<\/p>\n\n\n\n<p>Durante el <strong>n<\/strong>-\u00e9simo semestre, los x[n] estudiantes tienen libros compuestos por libros nuevos vendidos y[n] mas los libros de segunda mano de los dos semestres anteriores.<\/p>\n\n\n\n<ul class=\"wp-block-list\">\n<li>Del semestre inmediato anterior, la cuarta parte de los libros nuevos se revendieron, (1\/4) y[n-1].<\/li>\n\n\n\n<li>Lo mismo sucedi\u00f3 hace dos semestres (1\/4) y[n-2] que se vendieron en el semestre anterior (n-1).<\/li>\n\n\n\n<li>Tambi\u00e9n 1\/4 de los revendidos el semestre anterior, se vuelven a vender, llegando al ciclo final de vida del libro, es decir (1\/4)(1\/4 y[n-2]) = (1\/16) y[n-2].<\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n<p>Siendo as\u00ed, los x[n] estudiantes tienen libros provenientes de los libros nuevos y revendidos, expresados mediante:<\/p>\n\n\n<span class=\"wp-katex-eq katex-display\" data-display=\"true\"> y[n] + \\frac{1}{4} y[n-1] + \\frac{1}{16} y[n-2] = x[n] <\/span>\n\n\n\n<p>por facilidad de operaciones matem\u00e1ticas, se desplaza los \u00edndices a positivos,<\/p>\n\n\n\n<span class=\"wp-katex-eq katex-display\" data-display=\"true\"> y[n+2] + \\frac{1}{4} y[n+1] + \\frac{1}{16} y[n] = x[n+2] <\/span>\n\n\n\n<p>Para diagramar el sistema, se reordena la ecuaci\u00f3n original como entrada-salida:<\/p>\n\n\n<span class=\"wp-katex-eq katex-display\" data-display=\"true\"> y[n]= -\\frac{1}{4} y[n-1] -\\frac{1}{16} y[n-2] + x[n] <\/span>\n\n\n\n<figure class=\"wp-block-image aligncenter size-full\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" width=\"301\" height=\"303\" src=\"http:\/\/blog.espol.edu.ec\/algoritmos101\/files\/2017\/07\/LibrosVentas01.png\" alt=\"Libros Ventas 01\" class=\"wp-image-20388\" \/><\/figure>\n\n\n\n<hr class=\"wp-block-separator has-alpha-channel-opacity\" \/>\n\n\n\n<div class=\"wp-block-group has-medium-font-size is-layout-flex wp-block-group-is-layout-flex\">\n<p><a href=\"#diagramabloques\">Diagrama bloques<\/a><\/p>\n\n\n\n<p><a href=\"#ecuacionesdiferencias\">ecuaci\u00f3n diferencias<\/a><\/p>\n\n\n\n<p>ejemplo:<\/p>\n\n\n\n<p><a href=\"#bloquesahorros\">ahorros<\/a><\/p>\n\n\n\n<p><a href=\"#bloquesventas\">ventas<\/a><\/p>\n<\/div>\n\n\n\n<hr class=\"wp-block-separator has-alpha-channel-opacity\" \/>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Diagrama bloques ecuaci\u00f3n diferencias ejemplo: ahorros ventas 1. 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