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Ingenieurwesen » Signale und Systeme » praktisches Problem (Berechnen der Signalverzögerung)
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Beruf praktisches Problem (Berechnen der Signalverzögerung)
Jools
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Zum letzten BeitragZum nächsten BeitragZum vorigen BeitragZum erstem Beitrag  Themenstart: 2012-08-17 11:45


Hallo,

ich bin als Mathematikerin bei einem ingenieurswissenschaftlichen Praktikum und es geht um folgendes Problem:

Kanalnetzoptimierung
Man hat 3 Becken, die alle in ein Rohr zusammenfliessen und irgendwann in einer Klärananalage ankommen.

Ziel:
Man möchte wissen, wie lange das Wasser, welches zum Zeitpunkt t in Becken 1,2,3 losgeschickt bis in die Kläranlage braucht. D.h.
t1= Zeit, die das Wasser von Becken 1 in die Kläranlage braucht
t2=                     "           2             "
t3=                     "           3             "

vorhanden:
Input in Becken 1,2,3 zur Zeit t sowie Inflow in Kläranlage zum Zeitpunkt t. Modelliert durch:

fed-Code einblenden


Hat jemand von den Ingenieuren vllt einen Tipp in welche Richtung ich suchen soll? Danke schonmal....

Jools
[ Nachricht wurde editiert von fed am 17.08.2012 20:15:19 ]



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lula
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Zum letzten BeitragZum nächsten BeitragZum vorigen BeitragZum erstem Beitrag  Beitrag No.1, eingetragen 2012-08-17 11:56


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


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Jools
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Zum letzten BeitragZum nächsten BeitragZum vorigen BeitragZum erstem Beitrag  Beitrag No.2, vom Themenstarter, eingetragen 2012-08-17 12:10


Hallo Lulu,
diese sind alle leider nicht bekannt frown Da die Baupläne teilweise fehlen oder es damals anders gebaut wurde, als in den Plänen drin steht.... confused 

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
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Zum letzten BeitragZum nächsten BeitragZum vorigen BeitragZum erstem Beitrag  Beitrag No.3, eingetragen 2012-08-17 13:03


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
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Zum letzten BeitragZum nächsten BeitragZum vorigen BeitragZum erstem Beitrag  Beitrag No.4, vom Themenstarter, eingetragen 2012-08-17 14:23


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.
Bildbeschreibung
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
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Zum letzten BeitragZum nächsten BeitragZum vorigen BeitragZum erstem Beitrag  Beitrag No.5, eingetragen 2012-08-17 18:03


Hallo
haben die Becken wirklich ein derartiges relativ stoßweises Verhalten? kann man den Einlauf so genau messen?
wenn du wie geschrieben hast
fed-Code einblenden
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
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Zum letzten BeitragZum nächsten BeitragZum vorigen BeitragZum erstem Beitrag  Beitrag No.6, eingetragen 2012-08-17 22:07


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
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Zum letzten BeitragZum nächsten BeitragZum vorigen BeitragZum erstem Beitrag  Beitrag No.7, vom Themenstarter, eingetragen 2012-08-20 10:10


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
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Zum letzten BeitragZum nächsten BeitragZum vorigen BeitragZum erstem Beitrag  Beitrag No.8, vom Themenstarter, eingetragen 2012-08-21 09:49


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
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Zum letzten BeitragZum nächsten BeitragZum vorigen BeitragZum erstem Beitrag  Beitrag No.9, eingetragen 2012-08-21 12:15


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
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Zum letzten BeitragZum nächsten BeitragZum vorigen BeitragZum erstem Beitrag  Beitrag No.10, vom Themenstarter, eingetragen 2012-08-21 13:46


Ich weiss irgendwie gar nicht wo ich anfangen soll.
Ich habe mir nun schon verschiedene Skript zur Signaltheorie durchgelesen und stets nur die Beziehung

Eingangssignal->System->Ausgangssignal

über übertragungsfunktion etc gefunden. Soweit ich verstanden habe kann man-wenn man diese weiss

fed-Code einblenden

Wobei mir da immer noch nicht klar ist, wo genau das spezifische Signal darin eingeht. über das Problem mit 2 Eingangssignalen und einem output habe ich allerdings noch nichts gefunden confused 



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rlk
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Zum letzten BeitragZum nächsten BeitragZum vorigen BeitragZum erstem Beitrag  Beitrag No.11, eingetragen 2012-08-21 14:30


fed-Code einblenden



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Jools
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Zum letzten BeitragZum nächsten BeitragZum vorigen BeitragZum erstem Beitrag  Beitrag No.12, vom Themenstarter, eingetragen 2012-08-21 15:18


Hallo Roland,

vielen Dank für deine Antwort!

a) Aaah hat die Beziehung des e(t) und des fed-Code einblenden
\Delta(t)auch etwas mit der "Abtastung" zu tun?

b) Mit Inflows ist der Inflow in das Kanalnetz gemeint. Also es sollte besser heissen: der Outflow aus Becken i in das Kanalnetz.

Leider bin ich immer noch nicht viel weiter...trotz der ganzen Anmerkungen von Ueli frown
Eigentlich klingt das Problem doch recht simpel:
fed-Code einblenden

ich habe Messdaten für den Inflow der Kläranlage, sowie Messdaten für den Outflow aus den Becken, und versuche aus obigem unterstellten Zusammenhang die t1 und t2 zu ermitteln... confused 



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rlk
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Zum letzten BeitragZum nächsten BeitragZum vorigen BeitragZum erstem Beitrag  Beitrag No.13, eingetragen 2012-08-21 16:08


Hallo Jools,
2012-08-21 15:18 - Jools in Beitrag No. 12 schreibt:
fed-Code einblenden

fed-Code einblenden





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Jools
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Zum letzten BeitragZum nächsten BeitragZum vorigen BeitragZum erstem Beitrag  Beitrag No.14, vom Themenstarter, eingetragen 2012-08-23 11:32


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"-->
Ein- und Ausgangssignale
Kreuzkorrelationsfunktionen
habe ich jeweils 2 Peaks bei 4 und 12. Nun habe ich 4 Systeme:
fed-Code einblenden

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
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Zum letzten BeitragZum nächsten BeitragZum vorigen BeitragZum erstem Beitrag  Beitrag No.15, eingetragen 2012-08-24 15:15


fed-Code einblenden

[ Nachricht wurde editiert von rlk am 24.08.2012 16:07:37 ]



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