Projektbericht: Nichtlineare Modellierung

Im Rahmen des 5. Semesters sahen sich die Studierenden im Projekt "Nichtlineare Modellierung" unter der Anleitung von Dr.-Ing. Uwe Simmer 
mit der Herausforderung konfrontiert, einen analogen Verstärker durch Programmierung via Python und anschließend C++ digital nachzubilden.
Hierfür wurde nach dem Fourier-Hammerstein-Modell ein sogenannter NLMS-Algorithmus programmiert, mit dessen Hilfe es möglich erschien, die 
analoge Verzerrung eines Gitarrensignals digital zu modellieren. Ein digitales Signal wird durch Filterung verzerrt und soll sich dem verzerrten 
Referenzsignal annähern. Die Funktionsweise des Algorithmus beruht auf dem Prinzip des überwachten Lernverfahrens, wodurch zu jedem Zeitpunkt
der Abtastung eines Signals ein vorhandener Vergleichswert durch das Gradientenverfahren berechnet werden kann.

Anhand dieser Filtergewichtung können die Koeffizienten eines FIR-Filters bestimmt werden, um die Abweichung (den Fehler) zwischen Ausgangssignal
und Referenzsignal zu minimieren. Die daraus resultierenden Impulsantworten der einzelnen FIR-Filter ließen sich anschließend auf ein
Microcontroller übertragen, der als "Modelling-Verstärker" analog und in Echtzeit bespielt werden konnte.

Doch was in der Theorie möglich erscheint, erweist sich häufig in der praktischen Anwendung als Schwierigkeit, so auch hier im Verlaufe dieses
Projektes.

Ein analoger Verstärker verfügt über interne elektronische Schaltkreise und Arbeitsweisen, die oftmals ein wohlgehütetes Geheimnis der Hersteller 
und für die Studierenden im gegebenen Zeitraum nur schwer nachzuvollziehen sind. So gelang es den Studierenden zwar ein Ergebnis zu erzielen, welches
eine brauchbare Verzerrung lieferte, dieses konnte jedoch nicht vollständig als digitale Nachbildung des Originals angesehen werden. Dennoch war
das Resultat für die Studierenden ein nennenswerter Erfolg und die Arbeit während der gesamten Projektphase spannend und informativ, da die
theoretischen Inhalte der vorangegangenen Semester in einem praktischen Anwendungsbeispiel erprobt werden konnten.