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praktisches Problem (Berechnen der Signalverzögerung) |
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Jools
Aktiv  Dabei seit: 03.01.2007 Mitteilungen: 393
Aus: Hartmannsdorf
 |     Themenstart: 2012-08-17 11:45
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lula
Senior  Dabei seit: 17.12.2007 Mitteilungen: 7463
Aus: Sankt Augustin NRW
 |     Beitrag No.1, eingetragen 2012-08-17 11:56
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Hallo
es fehlt doch eine Auskunft über die Rohre von 1,2,3 bis zum Zusammenfluss, ebenso über die Größe der 3 Becken, die aus dem einfluss den Höhen bzw druckuntersched angibt.
Gib mal alle Größen an, die bekannt sind.
bis dann lula
----------------- Physik Rechnungen ohne Einheiten sind keine!
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Jools
Aktiv  Dabei seit: 03.01.2007 Mitteilungen: 393
Aus: Hartmannsdorf
 |     Beitrag No.2, vom Themenstarter, eingetragen 2012-08-17 12:10
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Hallo Lulu,
diese sind alle leider nicht bekannt Da die Baupläne teilweise fehlen oder es damals anders gebaut wurde, als in den Plänen drin steht....
Also Ziel ist es:
Allein durch Messungen des Ausflusses in den Becken und des Einflusses in die Kläranlage diese Zeiten zu schätzen.
Problem:
Einfach wäre es natürlich man macht 2 Becken zu, lässt aus dem verbliebenen was rauslaufen und guckt, wann sich in der kläranalage was tut. Aber das ist leider nicht möglich..
Wenn man das als Signale betrachtet kann man sich das so vorstellen, dass jedes Becken ein Signal aussendet und sich diese in der Kläranalage überlagern.
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lula
Senior  Dabei seit: 17.12.2007 Mitteilungen: 7463
Aus: Sankt Augustin NRW
 |     Beitrag No.3, eingetragen 2012-08-17 13:03
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hallo
Wenn keine weiteren Daten zur Verfügung stehen kann man wohl nichs machen.
Wenn du allerdings verschieden Inputdaten hast (zu verschiedenen Zeiten t_a,t_b,t_c) hast du ein einfaches lineares GS für die t_i zu lösen. und die muss es ja wohl geben?
bis dann, lula
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Jools
Aktiv  Dabei seit: 03.01.2007 Mitteilungen: 393
Aus: Hartmannsdorf
 |     Beitrag No.4, vom Themenstarter, eingetragen 2012-08-17 14:23
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Klar, ich kann zu allen möglichen Zeiten den Outflow aus den Becken und den Inflow in die Kläranlage messen.
Aber was soll mir da ein Gleichungssystem weiterhelfen?!
Die Frage ist eher, wie ich es schaffe den Einfluss der verschiedenen Outflows aus den Becken zu rekonstruieren.
Ich habe ein Modell gebastelt, welches obigem Ansatz zu Grunde liegt.
Wenn die Gausskurven das repräsentieren, was aus den Becken reinlaufen erhalte ich (wenn ich eine bestimmte Fliessdauer von t1=10, t2=20 annehme) folgenden Einfluss in die Kläranlage (überlagertes Signal)
Jetzt bräuchte man einen Ansatz, wie man aus diesen 3 Kurven im Prinzip auf die Verzögerung schliessen kann.
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lula
Senior  Dabei seit: 17.12.2007 Mitteilungen: 7463
Aus: Sankt Augustin NRW
 |     Beitrag No.5, eingetragen 2012-08-17 18:03
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Hallo
haben die Becken wirklich ein derartiges relativ stoßweises Verhalten? kann man den Einlauf so genau messen?
wenn du wie geschrieben hast
 
\ Inflow_Kläranlage(t)= Inflow_Becken1(t-t_1)+Inflow_Becken2(t-t_2)+Inflow_Becken3(t-t_3) wobei ich Inflow_Kläranlage(t) als menge pro zeiteinheit interpretiere, und nicht als Kurve warum dann nich 3 Gleichungen i=a,b,c Inflow_Kläranlage(t_i)= Inflow_Becken1(t_i-t_1)+Inflow_Becken2(t_i-t_2)+Inflow_Becken3(t_i-t_3) überprüft mit weiteren Messungen
sonst sag mal was du genau uber die Inflows weisst.
bis dann, lula
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[ Nachricht wurde editiert von fed am 17.08.2012 20:15:43 ]
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Ueli
Senior  Dabei seit: 29.11.2003 Mitteilungen: 994
Aus: Schweiz
 |     Beitrag No.6, eingetragen 2012-08-17 22:07
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Hallo Jools,
also wenn man die Inflows kennt, dann sehe ich mal zwei Ansätze:
1. Numerisch, alles gegen alles verschieben, Fehlerfunktion minimieren (zugegeben, ist nicht so elegant)
2. Fouriertransformation aller Grössen und dann mit den einzelnen Frequenzen je eine Gleichung machen. Dann sollte man bei entsprechender Durchflussvariation (viele verschiedene Frequenzen) ein überbestimmtes Gleichungssystem erhalten.
Gruss Ueli
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Jools
Aktiv  Dabei seit: 03.01.2007 Mitteilungen: 393
Aus: Hartmannsdorf
 |     Beitrag No.7, vom Themenstarter, eingetragen 2012-08-20 10:10
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Hallo Ueli,
ja genau an solche Ansätze dachte ich!
Meinst du mit alles gegen alles verschieben die Kreuzkorrelation?
Diesen Ansatz habe ich einfach mal versucht, aber ich bin mir da bei den Voraussetzungen noch nicht ganz im Klaren. Müssen da die Eingangssignale nicht immer genau identisch nur zeitversetzt sein?
Mit der Fouriertransformation muss ich mich erstmal einlesen. Kann ich damit auch die einzelnen Signale aus dem überlagerten Signal identifizieren?
LG Jools
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Jools
Aktiv  Dabei seit: 03.01.2007 Mitteilungen: 393
Aus: Hartmannsdorf
 |     Beitrag No.8, vom Themenstarter, eingetragen 2012-08-21 09:49
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Also ich habe mich übers Wochenende mit der Kreuzkorrelation beschäftigt.
Die Idee dahinter ist es, das Eingangssignal mit dem Ausgangssignal zu korrelieren , das Eingangssignal dabei immer einen "Zeitschritt" nach rechts zu verschieben und im Prinzip zu gucken, wann die Relation am höchsten ist. So erhalte ich also meinen Time-Delay, ist das richtig?
Danke für eure Antworten :)
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Ueli
Senior  Dabei seit: 29.11.2003 Mitteilungen: 994
Aus: Schweiz
 |     Beitrag No.9, eingetragen 2012-08-21 12:15
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In deinem Fall würde ich mal versuchen das Eingangssignal mit dem höchsten Wert zu korrelieren, dann dieses Signal von der Summe abzählen und das nächste, grösste Eingangssignal zu probieren. Das ergibt natürlich kein sicheres Ergebnis. Vielleicht komme ich noch dazu das einmal auszuprobieren.
Gruss Ueli
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Jools
Aktiv  Dabei seit: 03.01.2007 Mitteilungen: 393
Aus: Hartmannsdorf
 |     Beitrag No.10, vom Themenstarter, eingetragen 2012-08-21 13:46
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rlk
Senior  Dabei seit: 16.03.2007 Mitteilungen: 7241
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 |     Beitrag No.11, eingetragen 2012-08-21 14:30
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\ Hallo Jools, in der Gleichung in Beitrag 10 kannst Du \delta(t) durch das Eingangssignal e(t) ersetzen. Für e(t)=\delta(t) ergibt sich g(t)=h(t), was den Namen\stress Impulsantwort\normal für h erklärt. Wie sieht die Impulsantwort in Deinem Fall^\diamond aus? Das System ist linear, Du kannst daher die Wirkungen der Zuflüsse addieren, wie Du das ja schon im Startbeitrag getan hast. \void^\diamond Bleiben wir zuerst bei Deinem Modell. Wenn mit Inflow_i der Zufluss in das Becken i gemeint ist und die Ausgangsgröße der Zufluss in die Kläranlage ist, dann spielt doch auch der Füllstand der Becken eine Rolle. Ich hoffe, das hilft Dir, Roland
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Jools
Aktiv  Dabei seit: 03.01.2007 Mitteilungen: 393
Aus: Hartmannsdorf
 |     Beitrag No.12, vom Themenstarter, eingetragen 2012-08-21 15:18
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rlk
Senior  Dabei seit: 16.03.2007 Mitteilungen: 7241
Aus: Wien
 |     Beitrag No.13, eingetragen 2012-08-21 16:08
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Hallo Jools,
 
\ nein, \delta(t) ist einfach ein spezielles Eingangssignal. Bisher haben wir Signale als zeitkontinuierlich angenommen, wenn sie abgetastet werden, wie das wohl bei Deinen Messwerten der Fall ist, erhältst Du statt dem Faltungsintegral eine Summe. Du kannst die Verzögerungszeiten t_1 und t_2 ermitteln, indem Du Z(y(t)-x_1(t-t_1)-x_2(t-t_2)) minimierst, wobei Z() eine geeignete Zielfunktion (etwa das Maximum oder die Energie des Signals) ist. Das ist der erste Vorschlag von Ueli. Die Kreuzkorrelation ist eine andere Möglichkeit: wenn x_1 und x_2 \(also die outflows der Becken 1 und 2) unkorreliert sind, dann ergibt sich t_1 aus der Lage des Maximums von Corr(y,x_1) und analog t_2 aus Corr(y,x_2). Möglicherweise lassen sich die so ermittelten Werte mit dem ersten Verfahren noch verbessern. Ich hoffe, das hilft Dir, Roland
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Jools
Aktiv  Dabei seit: 03.01.2007 Mitteilungen: 393
Aus: Hartmannsdorf
 |     Beitrag No.14, vom Themenstarter, eingetragen 2012-08-23 11:32
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Hallo rlk,
danke für deine Erklärung. Also ich habe jetzt mal versucht die Kreuzrelation zu implementieren und habe (bis jetzt) 3 verschiedene Fällte ausmachen können.
1. es gibt einen eindeutigen Peak in der Kreuzkorrelation --> ^=Zeitverzögerung
2. gibt es mehrere lokale Maxima, habe ich diese als gegeben genommen und daraus ein least-squares-Problem aufgestellt.z.B. <!-- img src="uploads/8/16382_beispiel.jpg" alt="Bildbeschreibung"-->
habe ich jeweils 2 Peaks bei 4 und 12. Nun habe ich 4 Systeme:
 
\ Q_out(t)=\alpha*Q_1(t-4)+\beta*Q_1(t-4) Q_out(t)=\alpha*Q_1(t-4)+\beta*Q_1(t-12) Q_out(t)=\alpha*Q_1(t-12)+\beta*Q_1(t-4) Q_out(t)=\alpha*Q_1(t-12)+\beta*Q_1(t-12) aufgestellt und jeweils mit least-squares gelöst. Kommt dann für \alpha und \beta =1 raus sind die Zeitverzögerungen gut identifiziert. Die Ergebnisse hierzu waren: [Tau1,Tau2] zugehöriges [\alpha,\beta] [4,4] -> [-0.0141, 1.0245] [4,12]-> [0.5736, 1.3282] [12,4]-> [1,1] [12,12]->[0.9186, 0.1459] Damit sind Tau_1=12 und Tau_2=4 als Zeitverzögerungen identifiziert worden.
Jetzt versuche ich mal ein Rauschen einzufügen.
LG Sandra
Bild geteilt, um Überbreite zu vermeiden. Für solche Graphiken ist das PNG-Format besser geeignet als JPEG.
Gruß, rlk.
[ Nachricht wurde editiert von rlk am 24.08.2012 15:10:10 ]
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rlk
Senior  Dabei seit: 16.03.2007 Mitteilungen: 7241
Aus: Wien
 |     Beitrag No.15, eingetragen 2012-08-24 15:15
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\ Hallo Sandra, das sieht ja schon ganz gut aus. Ich verstehe nicht, wie die ermittelten Verzögerungswerte \tau_1=12$s und \tau_2=4$s zu dem ersten Bild passen, dort sieht es so aus als wäre Signal 1 um \approx 24$s und Signal 2 um \approx 16$s verzögert. Die Nebenmaxima ergeben sich aus der sehr ähnlichen Form der beiden Eingangssignale. Wie sehen die tatsächlich gemessenen Werte des Durchflusses aus? \blue\ Nachtrag:\black was ist der 3. Fall? Ich hoffe, das hilft Dir, Roland
[ Nachricht wurde editiert von rlk am 24.08.2012 16:07:37 ]
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