Zero, First, Second … Hold -th Hold


9

ฟังก์ชันสี่เหลี่ยมถูกนิยามเป็น:

rect(t)={0if |t|>1212if |t|=121if |t|<12.

ฟังก์ชันสามเหลี่ยมถูกกำหนดเป็น:

tri(t)={1|t|,|t|<10,otherwise
มันเป็นการรวมตัวกันของสองฟังก์ชันหน่วยสี่เหลี่ยมที่เหมือนกัน:
tri(t)=rect(t)rect(t)=rect(τ)rect(tτ) dτ
การพักการสั่งซื้อเป็นศูนย์และการสั่งซื้อครั้งแรกจะใช้ฟังก์ชันเหล่านี้ ในความเป็นจริงมันมี:
xZOH(t)=n=x(n)rect(tn) 
สำหรับการระงับการสั่งซื้อเป็นศูนย์และ
xFOH(t)=n=x(n)tri(tn) 
สำหรับการสั่งซื้อครั้งแรก ตั้งแต่tri(t)=rect(t)rect(t)ฉันต้องการที่จะรู้ว่านี่เป็นเรื่องบังเอิญหรือถ้าสำหรับลำดับที่สองถือการตอบสนองแรงกระตุ้นคือ
tri(t)tri(t)=(rect(t)rect(t))(rect(t)rect(t)).
มันเป็นความจริงสำหรับคนทั่วไปด้วยหรือไม่ k- ลำดับที่ถือ? กล่าวคือใส่
xKTH(t)=n=x(n)gk(tn) 
ที่ไหน gk(tn) เป็นการตอบสนองของแรงกระตุ้น k- ลำดับที่ฉันต้องการทราบว่าการตอบสนองต่อแรงกระตุ้นของมันคืออะไร
gk(tn)=(rect(t)rect(t))(rect(t)rect(t)),
k คูณ

ฉันไม่เห็นข้อมูลอ้างอิงสำหรับ k- ลำดับที่ถือไว้ k>1. ฉันคาดว่าจะเป็นrect(t) ฟังก์ชั่น convolved กับตัวเอง k1ครั้ง แต่ฉันไม่รู้ว่าคำจำกัดความคืออะไร
เบิร์ตบริสโต - จอห์นสัน

1
@ robertbristow-johnson: ในการเปรียบเทียบกับ zero-order-hold (ศูนย์การแก้ไขคำสั่งพหุนามเท่ากับศูนย์คือค่าคงที่ทีละชิ้น) และการสั่งซื้อครั้งแรก (การแก้ไขพหุนามลำดับที่หนึ่ง คือการแก้ไขทีละนิดโดยพหุนามลำดับที่ n มันถูกกล่าวถึงที่นี่ (หน้า 6)
Matt L.

1
สิ่งเหล่านี้และสิ่งที่ @ robertbristow-johnson อธิบายไว้ในคำตอบของเขาด้านล่างนี้เรียกว่า B-splines
Olli Niemitalo

ทุกคนสามารถแสดงด้วยเมทริกซ์ภาพที่มีปัจจัย 2 ได้ไหม และฉันค่อนข้างชัดเจนเกี่ยวกับปัจจัยที่นี่
30462

คำตอบ:


9

กรณีนี้ไม่ได้. ก่อนอื่นการระงับลำดับที่สองจะใช้จุดตัวอย่างสามจุดเพื่อคำนวณพหุนามการประมาณค่า แต่การตอบสนองต่อแรงกระตุ้นที่คุณแนะนำtri(t)tri(t) ไม่ใช่ศูนย์ในช่วงเวลาที่มีขนาด 4 (สมมติว่าช่วงเวลาตัวอย่างเป็น T=1ตามที่คุณทำในคำถามของคุณ) อย่างไรก็ตามการตอบสนองต่อแรงกระตุ้นที่สอดคล้องกับการพักลำดับที่สองจะต้องได้รับการสนับสนุนจากความยาว3.

ตอนนี้คุณสามารถแนะนำได้ว่า nth- order hold อาจมีการตอบสนองต่อแรงกระตุ้น nฟังก์ชั่นรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้า ในกรณีนี้คุณจะได้รับขนาดการสนับสนุนที่ถูกต้อง แต่แน่นอนว่ายังไม่เพียงพอ

nth-order hold คำนวณการแก้ไขที่ชาญฉลาดโดยใช้ n+1จุดข้อมูลต่อเนื่อง สิ่งนี้คล้ายคลึงกับการระงับการสั่งซื้อเป็นศูนย์โดยใช้จุดข้อมูลเดียวและการสั่งซื้อครั้งแรกซึ่งใช้จุดข้อมูลสองจุด คำจำกัดความนี้มักใช้ในวรรณคดี (ดูเช่นที่นี่และที่นี่ )

มันตรงไปตรงมาเพื่อแสดงว่าพหุนามลำดับที่สองที่สอดแทรกสามจุดข้อมูล y[1], y[0]และ y[1] ได้รับจาก

(1)P(t)=y[1]t(t1)2+y[0](1t2)+y[1]t(t+1)2

เพื่อที่จะค้นหาการตอบสนองต่อแรงกระตุ้นที่ได้รับการแก้ไขโดย (1)เราต้องถือเอา (1) ด้วยการแสดงออก

(2)y[1]h(t+1)+y[0]h(t)+y[1]h(t1)

หากเราเลือกการรองรับการตอบสนองต่อแรงกระตุ้น h(t) เป็นช่วงเวลา [1,2]ซึ่งเทียบเท่ากับการเลือกช่วงเวลาการแก้ไข [0,1]เท่าเทียมกัน (1) และ (2) ส่งผลให้เกิดการตอบสนองต่อแรงกระตุ้นของการระงับตามลำดับที่สอง:

(3)h(t)={12(t+1)(t+2),1<t<01t2,0t112(t1)(t2),1<t<20,otherwise

การตอบสนองแรงกระตุ้น (3) ของการระงับคำสั่งซื้อลำดับที่สองมีลักษณะดังนี้: ป้อนคำอธิบายรูปภาพที่นี่

ฉันปล่อยให้คุณแสดงให้เห็นว่าการตอบสนองต่อแรงกระตุ้นนี้ไม่สามารถสร้างขึ้นได้โดยการประสานฟังก์ชั่นรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าสามแบบเข้าด้วยกัน


แมตต์คุณสามารถให้ข้อมูลอ้างอิงสำหรับการเป็นตัวแทนของการสั่งซื้อครั้งที่ 2 ของคุณได้อย่างไร ฉันเชื่อมั่น 100% ว่าโครงเรื่องนั้นผิด
robert bristow-johnson

ฉันแก้ไข Eq (1) (สมมติว่าสมมติฐานถูกต้อง) ฉันจะปล่อยให้คุณสะท้อนให้เห็นถึงh(t).
robert bristow-johnson

@ robertbristow-johnson: ฉันยกเลิกการแก้ไขของคุณเนื่องจาก "การแก้ไข" ของคุณผิด สมการของฉันให้P(1)=y[1]ตามที่ควรจะเป็นกรณี; คุณให้P(1)=y[1]. ฉันจะปล่อยให้คุณเพื่อสะท้อนให้เห็นว่าทำไมมันผิด
Matt L.

ฉันยืนแก้ไขเกี่ยวกับ "การแก้ไข" ฉันสูญเสียการนับจำนวนเครื่องหมายลบ ฉันคิดอย่างนั้นจริงๆ(t1)=2ซึ่งปิดโดยเครื่องหมายลบ ฉันมองไปรอบ ๆ ดูเหมือนจะไม่มีใครชัดเจนโดยเฉพาะ
robert bristow-johnson

5

ดังนั้นนี่คือเหตุผลที่ฉันคิดว่า n- ลำดับที่ถือเป็น rect(tT/2T) โน้มน้าวใจตัวเอง n ครั้ง

Wikipedia ไม่ใช่การอ้างอิงขั้นสุดท้ายของทุกสิ่ง แต่มีบางสิ่งที่ฉันดมกลิ่นจากที่นั่น พิจารณาการสุ่มตัวอย่างและการสร้างใหม่ (The Shannon Whittaker ไม่ว่าสูตรอะไร) ถ้าอินพุต bandlimited ดั้งเดิมคือx(t) และกลุ่มตัวอย่างคือ x[n]x(nT) สามารถป้อนข้อมูล bandlimited ที่สร้างขึ้นใหม่ได้จากตัวอย่างด้วย

x(t)=n=x[n] sinc(tnTT)

ซึ่งเป็นผลลัพธ์ของตัวกรองผนังอิฐในอุดมคติพร้อมการตอบสนองความถี่:

H(f)=rect(fT)={1|f|<12T0|f|>12T

เมื่อขับเคลื่อนด้วยฟังก์ชั่นตัวอย่างที่สมบูรณ์แบบ

xs(t)=x(t)n=δ(tnTT)=x(t)Tn=δ(tnT)=Tn=x(t)δ(tnT)=Tn=x(nT)δ(tnT)=Tn=x[n]δ(tnT)

ดังนั้นเมื่อ xs(t) เข้าไปใน H(f)สิ่งที่ออกมาคือ x(t). T จำเป็นต้องมีปัจจัยเพื่อให้ได้รับ passband ของตัวกรองการสร้างใหม่ H(f) เป็นมิติ 1 หรือ 0 dB

นั่นหมายความว่าการตอบสนองต่อแรงกระตุ้นของตัวกรองอิฐแบบนี้คือ

h(t)=F1{H(f)}=1Tsinc(tT)

สร้างขึ้นใหม่ x(t) คือ

x(t)=h(t)xs(t)

เราไม่สามารถเข้าใจได้อย่างชัดเจนว่าตัวกรองการสร้างใหม่นั้นไม่ใช่สาเหตุ แต่มีความล่าช้าเพียงพอเราอาจสามารถเข้าใกล้มากขึ้นด้วยสาเหตุที่ล่าช้าh(t).

ตอนนี้ DAC ที่ใช้งานจริงไม่ได้ใกล้เคียงกันโดยเฉพาะ แต่เพราะมันเพียงแค่ส่งออกค่าตัวอย่าง x[n] สำหรับช่วงเวลาตัวอย่างทันทีหลังจากตัวอย่างผลลัพธ์ของ DAC จะเป็นดังนี้

xDAC(t)=n=x[n] rect(tnTT2T)

และสามารถสร้างแบบจำลองเป็นตัวกรองที่มีการตอบสนองต่อแรงกระตุ้น

hZOH(t)=1Trect(tT2T)

ขับเคลื่อนโดยเดียวกัน xs(t). ดังนั้น

xDAC(t)=hZOH(t)xs(t)

และการตอบสนองความถี่ของตัวกรองการสร้างใหม่โดยนัยคือ

HZOH(f)=F1{hZOH(t)}=1ej2πfTj2πfT=ejπfTsinc(fT)

สังเกตการหน่วงเวลาตัวอย่างครึ่งค่าคงที่ในการตอบสนองความถี่นี้ นั่นคือสิ่งที่การสั่งซื้อเป็นศูนย์มาจาก

ดังนั้นในขณะที่ ZOH มีอัตราขยาย DC เหมือนกันกับการสร้างกำแพงอิฐในอุดมคติ แต่ไม่ได้รับอัตราเดียวกันที่ความถี่อื่น นอกจากนี้รูปภาพในxs(t) ยังไม่พ่ายแพ้เท่าที่จะเป็นกับกำแพงอิฐ แต่พวกเขาก็พ่ายแพ้เล็กน้อย

แล้วทำไมใน POV ของโดเมนเวลานี่คืออะไร? ฉันคิดว่ามันเป็นเพราะความไม่ต่อเนื่องในxDAC(t). มันไม่ได้เลวร้ายเท่ากับผลรวมของแรงกระตุ้นไดเรคxs(t)แต่ xDAC(t) มีการหยุดกระโดด

คุณจะกำจัดความไม่ต่อเนื่องของการกระโดดได้อย่างไร อาจทำให้พวกมันไม่ต่อเนื่องของอนุพันธ์อันดับหนึ่ง และคุณทำเช่นนั้นหากใช้การรวมในโดเมนเวลาต่อเนื่อง ดังนั้นการสั่งจองครั้งแรกจึงเป็นสิ่งที่เอาท์พุทของ DAC ถูกเรียกใช้ผ่านผู้รวมระบบที่มีฟังก์ชั่นการถ่ายโอน1j2πfTแต่เราพยายามที่จะเลิกทำเอฟเฟ็กต์ของผู้รวมระบบด้วยตัวสร้างความแตกต่างในโดเมนไม่ต่อเนื่อง ผลลัพธ์ของตัวแยกความแตกต่างเวลาไม่ต่อเนื่องคือx[n]x[n1] หรือแปลง Z X(z)z1X(z)=X(z)(1z1)

ฟังก์ชั่นการถ่ายโอนของตัวแยกความแตกต่างนั้นคือ (1z1) หรือในโดเมนฟูริเยร์ต่อเนื่อง (1(ej2πfT)1)=1(ej2πfT). สิ่งนี้ทำให้ฟังก์ชั่นการถ่ายโอนของคำสั่งแรกถือได้ว่าผู้รวบรวมอย่างต่อเนื่องเวลาผู้สร้างความแตกต่างที่ไม่ต่อเนื่องและ ZOH ของ DAC ทั้งหมดคูณด้วยกัน

HFOH(f)=F1{hFOH(t)}=(1ej2πfTj2πfT)2=ej2πfTsinc2(fT)

การตอบสนองของแรงกระตุ้นนี้คือ

hFOH(t)=F{HFOH(f)}=(rect(tT2T))(rect(tT2T))=1Ttri(tTT)

ตอนนี้ด้วยการดำเนินการต่อไปการระงับลำดับที่สองจะมีทั้งศูนย์ต่อเนื่องและอนุพันธ์อันดับหนึ่ง มันทำสิ่งนี้โดยการรวมกันอีกครั้งในโดเมนเวลาต่อเนื่องและพยายามหามันในโดเมนแบบไม่ต่อเนื่องกับคนอื่น ที่โยนในอีกejπfTsinc(fT) ปัจจัยซึ่งหมายถึงการโน้มน้าวใจผู้อื่น rect(tT2T).


ในที่สุดนี้ก็จะรวมกันเป็นการตอบสนองแบบแรงกระตุ้นแบบเกาส์เซียนและฉันก็ไม่สามารถเข้าใจได้ ฉันเชื่ออย่างยิ่งว่าการถือครองคำสั่งที่ n คือ - ในการเปรียบเทียบที่สมบูรณ์กับ ZOH และ FOH - ผู้แก้ไขคำสั่งพหุนามลำดับที่ n ฉันจะแบ่งปันมุมมองนี้กับผู้เขียนอื่น ๆ อีกหลาย: เช่นคนเหล่านี้และคนนี้ ฉันไม่เห็นการตีความคำสั่งที่ n ของคุณค้างไว้ที่อื่น
Matt L.

เสียนนานมาก การตอบสนองต่อแรงกระตุ้นของn- ลำดับที่จะถูกระงับ n+1 ส่วนที่อยู่ติดกันทีละชิ้น nพหุนามเรียงลำดับที่เรียงกันในลักษณะที่อนุพันธ์ทั้งหมดจนถึง (n1)-th อนุพันธ์จะต่อเนื่อง และฉันคิดว่ามันเป็นสาเหตุ BTW ฉันยังไม่ได้ตอบคำถาม ตอนนี้ฉันวางแผนที่จะผูกมันเข้าด้วยกันในที่สุด และฉันจะแก้ไข
แกรมม่า

2

คำถามอื่นถูกทำเครื่องหมายว่าซ้ำซ้อนกับคำถามนี้ ที่นั่นมีการถามถึงการพักรูปหลายเหลี่ยมด้วย มันและรูปหลายเหลี่ยมถือเป็นคำพ้องความหมายสำหรับการแก้ไขเชิงเส้นที่ "จุดเชื่อมต่อ" มากกว่าเอาท์พุทที่ดูเหมือนว่าเห็นในการสั่งซื้อครั้งแรกคาดการณ์ การเชื่อมต่อตัวอย่างกับสายต้องรู้ล่วงหน้าตัวอย่างต่อไปเพื่อที่ว่าสายอาจจะมุ่งไปในทิศทางที่ถูกต้อง ในบริบทของระบบควบคุมแบบเรียลไทม์ที่ไม่ทราบตัวอย่างล่วงหน้าหมายความว่าเอาต์พุตต้องล่าช้าออกไปหนึ่งรอบการสุ่มตัวอย่างเพื่อให้สายเชื่อมต่อกับตัวอย่าง

พหุนามพหุนาม (ไม่ใช่การยึดครองแบบรูปหลายเหลี่ยม) รวมถึงการพักแบบไม่มีใบสั่งและการระงับแบบลำดับแรก

โดยการใช้ไซต์ของเรา หมายความว่าคุณได้อ่านและทำความเข้าใจนโยบายคุกกี้และนโยบายความเป็นส่วนตัวของเราแล้ว
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.