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疫情笔记-反卷积

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本帖最后由 叶春勇 于 2022-5-18 18:00 编辑

不知不觉封城5天了。
今天没事看了下郑君里版的《信号与系统》,下册第七章第七节,讲了“解卷积”。
具体的意思,都是根据输入x,传递函数h,计算输出y。
实际上还有:
1、根据输出y和传递函数h,计算x。
2、根据输出y和输入x,计算传递函数h。
其中给出了离散卷积的矩阵方法,如下:

借此矩阵根据输出y反求x
x(0)=y(0)/h(0)
x(1)=[y(1)-x(0)h(1)]/h(0)
x(2)=[y(2)-x(0)h(2)-x(1)h(1)]/h(0)
可惜没讲根据输出y和输入x,计算传递函数h,也没给出例子。自己摸索了下

用输出y和输入输入x得出传递序列,如下

正好在  https://bbs.21ic.com/icview-3101468-1-1.html 的帖子中有个一阶系统的例子,尝试用反卷积的方法试验了下
其中输入为单位阶跃序列时(step)x0,x1,x2均为1

网友给出的原始测量数据已经编辑掉了,我保存了,这里不贴出来了。
其中h序列结果:

hn =

  Columns 1 through 20

   -80   -90   -88   -80   -80   -80   -72   -72   -74   -70   -66   -62   -56   -60   -52   -56   -56   -54   -52   -46

  Columns 21 through 40

   -46   -42   -43   -43   -44   -36   -30   -44   -40   -35   -35   -36   -32   -26   -34   -26   -26   -24   -29   -33

  Columns 41 through 60

   -24   -20   -24   -23   -24   -25   -21   -19   -22   -18   -18   -23   -13   -18   -16   -15   -17   -18   -15   -11
传递函数图像

经拟合后

离散反卷积的方法
求得:22.5℃时10次测量
[-31.667446907408994,
-31.738251044409139,
-31.464242770572163,
-31.537594978300579,
-31.878277064560248,
-31.033163824328984,
-32.092994283813418,
-31.275413054576664,
-31.826903918023184,
-31.629791512427254]

标准差为 0.306127298951621,最大精度0.009683157741650。
总结:
1、反卷积算法与直接拟合相比,反卷积计算有去直流的作用不需要正则化,直接拟合需考虑直流偏置。
2、网友提供的数据,把adc的值过于关注,由于计算结果关心的是系统的延时tao,对采样率比较敏感,不应该把数据分成四块求平均。降低了时间分辨率。


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沙发
叶春勇|  楼主 | 2022-5-18 18:13 | 只看该作者
本帖最后由 叶春勇 于 2022-5-18 18:15 编辑

如上所述在摸索过程中还是需要非线性拟合。
根据《数字信号处理教程》中,有冲激响应不变法
如果不用非线性拟合的方法求tao,就要用数字信号处理的方法求出z^(-1)前的系数。然后log下就求出来了。

算法待续

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板凳
叶春勇|  楼主 | 2022-5-18 18:22 | 只看该作者
这个内容在信号与系统中就两张纸,对我来说比较陌生,公式在书写过程中可能有错误,现将编辑的公式素材贴片备存,方便修改。

反卷积公式.zip

12.22 KB

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地板
tianxiongweitxw| | 2022-5-18 20:58 | 只看该作者
叶工matlab用得这么溜,天生做研究的人才,建议考研再读博,我当年也是自学过信号与系统,学不懂

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5
叶春勇|  楼主 | 2022-5-19 09:10 | 只看该作者
tianxiongweitxw 发表于 2022-5-18 20:58
叶工matlab用得这么溜,天生做研究的人才,建议考研再读博,我当年也是自学过信号与系统,学不懂 ...

我这些都是简单的东西,都是本科的东西,搞懂就行了,不足挂齿。
《信号与系统》这本书,现在来看,学了,对硬件和软件,都有好处。
我已经被社会培养成动手型的,不是研究型的。我的理论水平还是很差的。

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6
叶春勇|  楼主 | 2022-5-19 10:09 | 只看该作者
现在用冲激响应不变法,推导如下:


解得:
[-0.032224201221554,
-0.032243502452762,
-0.031980655170307,
-0.032061528431480,
-0.031979119732491,
-0.031659173873789,
-0.032023637382181,
-0.032045308343213,
-0.032409176219287,
-0.031908999672503]

标准差为2.054753214904079e-004


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7
tianxiongweitxw| | 2022-5-19 11:00 | 只看该作者
叶春勇 发表于 2022-5-19 09:10
我这些都是简单的东西,都是本科的东西,搞懂就行了,不足挂齿。
《信号与系统》这本书,现在来看,学了 ...

这论坛上,除了HWM,可能就是你的理论水平最高了,但你是自学的,读个夜大拿个本科文凭就可以考研了,不继续深造太可惜了。

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8
叶春勇|  楼主 | 2022-5-19 11:07 | 只看该作者
tianxiongweitxw 发表于 2022-5-19 11:00
这论坛上,除了HWM,可能就是你的理论水平最高了,但你是自学的,读个夜大拿个本科文凭就可以考研了,不 ...

不接受你的评价。
论坛里肉眼,可见的理论水平高的好几个。
偶尔也有聊几句,知道很深的人,也有的。人外有人,天外有天。

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