Nevíte-li si rady s jakýmkoliv matematickým problémem, toto místo je pro vás jako dělané.
Nástěnka
❗22. 8. 2021 (L) Přecházíme zpět na doménu forum.matweb.cz!
❗04.11.2016 (Jel.) Čtete, prosím, před vložení dotazu, děkuji!
❗23.10.2013 (Jel.) Zkuste před zadáním dotazu použít některý z online-nástrojů, konzultovat použití můžete v sekci CAS.
Nejste přihlášen(a). Přihlásit
Mám proud tekutiny s konstantním objemovým průtokem, ve které je v čase proměnná koncentrace příměsi [mathjax]c(t)[/mathjax]. Tekutina proudí do kyvety kde se promíchá s tekutinou která tam přitekla před tím a zase z kyvety stejnou rychlostí vytéká. Senzor měří okamžitou koncentraci příměsi v kyvetě [mathjax]g(t)[/mathjax]. Mám za to, že původní koncentrace před promícháním by se měla dát vypočítat jako [mathjax]c(t) = g(t) + kg'(t)[/mathjax] kde [mathjax]k[/mathjax] je konstanta daná průtokem tekutiny a objemem kyvety. Jenže tady jsem se zaseknul a nevím jak ji vypočítat. Můžu poprosit o navedení správným směrem?
Offline
↑ Aleš13:
Ahoj, objem tekutiny, který přiteče a odteče (do z té kyvety) za jednotku času jsou konstantní? Píšeš, že stejnou rychlostí vytéká, znamená to tedy, že vytéká stejný objem za daný čas, který přiteče?
Také nevím proč se příspěvek jmenuje "Zpracování signálu", ale to je detail.
Online
Ale pokud je to tak a tekutina se v kyvetě nehromadí, tak mi připadá, že to tak je jak píšeš. Stručné neformální odvození:
Označme t aktuální čas a dt malou změnu času, w rychlost přítoku (odtoku) tektutiny za jednotku času a v objem kyvety. Potom:
v čase t je množství přímesi v kyvetě v.g(t), vyteče množství přímesi w.dt.g(t) a přiteče množství přímesi w.dt.c(t).
Tedy množství přímesi se změní - v čase t+dt bude v kyvetě množství přímesi v.g(t)+w.dt.c(t)-w.dt.g(t), tj.
v.g(t+dt)=v.g(t)+w.dt.c(t)-w.dt.g(t), odteď konstanty označuju jako k1,k2,.... vydělím poslední rovnost v, odečtu g(t) a vydělím dt:
(g(t+dt)-g(t))/dt = k1.c(t)-k1.g(t) a limitním přechodem pro dt k 0 a vydělením k1 získáme k2.g'(t)=c(t)+g(t), což je po úpravě tvůj tvar.
A jestli ti šlo jenom o tu konstantu k, tak mi připadá že je k=v/w.
Zkus jestli to odpovídá realitě a kdyžtak se na to podíváme dál...
Online
↑ check_drummer: Ano, je to stejnou rychlostí, v kyvetě je pořád stejný objem tekutiny.
Zpracování signálu tomu říkám proto, že jsem nevěděl jak to lépe stručně popsat :-) Pro mě je to na aplikační úrovni vlastně digitální filtr, který chci aplikovat na výstupní signál z toho senzoru. Na to odvození se kouknu a napíšu, díky.
Offline
Ahojte, príklad sa mi páčil, tak som sa inak naň pozrel a som rád, že som dostal to isté. 🙂
https://ctrlv.sk/XK4z
Offline
Aleš13 napsal(a):
Díky :-) Já ještě potvrzuju, že to [mathjax]c(t) = g(t) +(v/w)g'(t)[/mathjax], kde v je objem kyvety a w rychlost přítoku a odtoku tekutiny už funguje i s reálným senzorem :-)
Když ti to funguje tak je to OK, ale v praktických případech se zpravidla nepoužívá čistá derivace, ale vhodně zatlumená, doplněná o vhodný filtr. Protože čistá derivace zesiluje vysoké frekvence, a ty v původním signálu nejsou, zpravidla pochází z chyb měření.
Dá se to formulovat i jako optimalizační úloha, a ten optimální filtr se pak jmenuje Kalmanův filtr. Ale, jak už je u optimálních filtrů zvykem, k jeho návrhu potřebujeme znát ten vstupní signál….
Takže se většinou použije prostě jen “nějaký filtr”
Offline
Dík za upozornění. Data ze senzoru jsou diskrétní, tak tu derivaci beru jako [mathjax]x_{t}=g_{t}-g_{t-1}[/mathjax] po jednotlivých vzorcích. Rychlost vzorkování vzhledem k "signálu" (rychlosti změny koncentrace) s rezervou splňuje vzorkovací teorém, takže nějaký zvláštní problém nenastává. Ještě jsem ji zatlumil dolní propustí [mathjax]g'_{t}=rx_{t}+(1-r)g'_{t-1}[/mathjax] kde jsem experimentálně našel [mathjax]r=0.06[/mathjax] (to je ten "nějaký filtr"), což minimalizovalo ten šum z chyb měření a data přiblížilo tomu jak mají správně vypadat :D Celkově to vypadá takhle (bíle jsou data ze senzoru, zeleně rekonstruovaný původní průběh koncentrace):
https://imgur.com/a/kfT5Frq
Offline