Forum: Digitale Signalverarbeitung / DSP / Machine Learning Z-Transformation


von hannes (Gast)


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Ich hab Probleme mit der Aufgabe (siehe Anhang).

Wie berechnet man aus der Abbildung x(k) die Z-Transformierte x(z)?

Ich hab folgendes herausbekommen:

x(k)=-2S(k+4)+2S(k+2)+3s(k-3)+kS(k+2)-kS(k-3)

(S=Zeichen für Sprung)

von Alexander L. (lippi2000)


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Hallo Hannes,

such dir unbedingt die Rechenregeln und Korrespondenztabellen der 
Z-Transformation an.

Korrespondenz Nr.2: x(kTa)=S(kTa)    -->   X(z)=1/(1-z^-1)
(S=Zeichen Einheitssprung;Ta=Abtastzeit)

Linearitätssatz:    x1(kTa)+x2(kTa)  -->   X(z)=X1(z)+X2(z)

Verschiebungssatz:  x[(k-m)Ta]       -->   X(z)=X(z)*z^-m

Bsp: x(kTa) = S[(k-3)Ta]     -->    X(z)=(z^-3)/(1-z^-1)

Nach dem Prinzip kannst du aus einer aufgestellten Abtastfolge die 
Billineartransformierte erhalten.

Gruß Alexander

von hannes (Gast)


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Laut Lösung sieht das ganze dann so aus wie in der Abbildung 
dargestellt.
Das kann doch nicht sein.


Die Lösung müsste doch so aussehen:
x(k)=-2S(k+4)+2S(k+2)+k[S(k+2)-S(k-3)]+3S(k-3)

(S=Zeichen für Sprung)

Warum beginnt die Rampe bei S(k+1) ???

von hannes (Gast)


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Kann es sein dass die Lösung doch korrekt ist?
Bei k=-1 geht der Sprung wieder zurück auf 0. Dies bedeutet, die Rampe 
beginnt bei k=-1.

von hannes (Gast)


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Kann mir jemand erklären, wieso die Lösung falsch ist?

von Detlef _. (detlef_a)


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>>Die Lösung müsste doch so aussehen:
>>x(k)=-2S(k+4)+2S(k+2)+k[S(k+2)-S(k-3)]+3S(k-3)

Deine Lösung ist m.E. auch ok. Man kann die Folge für k=-2 entweder dem 
konstanten Stück zuordnen oder der Rampe. Dasgleiche gilt für k=3.

Cheers
Detlef

von hannes (Gast)


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Ja was ist dann demnach zu 100% korrekt?

von Detlef _. (detlef_a)


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Hä?

Cheers
Detlef

von hannes (Gast)


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Hallo Detlef, wie würde deine Lösung dazu aussehen?

von hannes (Gast)


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Also ich bin noch immer unsicher, wie nun die korrekte Lösung dazu 
aussehen könnte.

Version 1:
x(k)=-2S(k+4)+2S(k+2)+k[S(k+2)-S(k-3)]+3S(k-3)

Version 2:
x(k)=-2S(k+4)+2S(k+1)+k[S(k+1)-S(k-3)]+3S(k-3)

von hannes (Gast)


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Schade, ich hab gedacht es gibt hier Experten.

von hannes (Gast)


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Im Anhang befindet sich noch eine weitere Aufgabe zur Z- Transformation.
Die angegebene Lösung müsste doch auch falsch sein. Ich zerbreche mir 
schon seit einer Stunde den Kopf. Die Lösung verstehe ich überhaupt 
nicht.

von hannes (Gast)


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Meine Lösung:

h(k) = (k-1)sprung(k-1)-(k-1)sprung(k-6)

von hannes (Gast)


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Mir macht nur die Rampen Funktion Probleme. Für jeden Rat / Tipp bin ich 
sehr dankbar.

von Gast (Gast)


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Sag mal Hannes du brauchst doch nur einzusetzen in deine Lösung und in
die Lösung von deinem Bild um zu sehen das beide falsch sind.

z.b: k=8, h(k) = (k-1)sprung(k-1)-(k-1)sprung(k-6) -->
          h(8) = 7 sprung (7) - 7 sprung (2) = 7-7 =0

sollte aber 1 sein


und die Bild Lösung

h(k)=(k-1)s(k-1)-(k-1)s(k-6)-(k-3)s(k-6)+(k-9)s(k-9)

h(8)=7s(7)-7s(2)-5s(2)+(-1)s(-1)=7-7-5+0=-5 und nicht 1

Ich weiss nicht aus welcher Quelle deine Bildlösung stammt aber sie ist 
falsch. Und selbst wenn du die richtige Lösung findest müsstest du
die Multiplikationen (k*Sprung) im Zeitbereich im Z-Bereich falten und
das schaut auch nicht gerade unkompliziert aus.

von hannes (Gast)


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Das versteh ich nicht. Bin jetzt völlig verwirrt.

von hannes (Gast)


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So wie du gerechnet hast, das ist doch nicht richtig.

h(8) = 7 sprung (7) - 7 sprung (2) = 7-7 =0

Das hab ich jetzt noch nie so gesehen.

Der Sprung bei k=7 und K=2 kann man doch nicht so einfach addieren.

von hannes (Gast)


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Ich hab mir nochmals intensiv gedanken gemacht. Die angegebene Lösung
h(k)=(k-1)s(k-1)-(k-1)s(k-6)-(k-3)s(k-6)+(k-9)s(k-9) müsste eigentlich 
doch stimmen.

von Gast (Gast)


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Schau mal in Wiki http://de.wikipedia.org/wiki/Heaviside-Funktion

nach ein Heavisidesprung S ist für S(k>0)=1 und für S(k<=0)=0

Die Z Transformation ist auch leichter als gedacht (keine Faltungen 
notwendig)

Z(x(t))=Summe aus den Produkten x(k)*z^-k  siehe Anhang

von hannes (Gast)


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Danke! Das kenn ich schon. Ich hab auch die ganzen Korrespondenzen 
(Sprung, Rampe usw.). Mir geht es eigentlich nur um die 
Z-Transformation. Wie würde deine Lösung dazu aussehen?

von hannes (Gast)


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Ich hab da noch was vergessen. Bevor die Z-Transformation erfolgt, muss 
dieses gegebene Signal h(k) durch Sprung, Rampe usw. beschrieben werden.
h(k)=(k-1)s(k-1)-(k-1)s(k-6)-(k-3)s(k-6)+(k-9)s(k-9)
Aus dieser Gleichung kann man die Z-Transformation mit Hilfe den 
Korrespondenzen bilden. Desshalb muss auch die obige Gleichung h(k) auch 
stimmen. Da bin ich mir halt noch unsicher ob diese Gleichung auch so 
stimmt.

von hannes (Gast)


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Stimmt folgende Gleichung:

h(k)=(k-1)s(k-1)-(k-1)s(k-6)-(k-3)s(k-6)+(k-9)s(k-9)

von Gast (Gast)


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Du brauchst deine Korrespodenzen nicht und die Tabellen auch nicht schau
in Wiki http://de.wikipedia.org/wiki/Z-Transformation
die Gleichung Unilaterale Z-Transformation (ganz oben an).

Diese Gleichung habe ich dir im Anhang Z_Transformation bildhaft 
dargestellt.

von hannes (Gast)


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Ja stimmt jetzt die Gleichung h(k) ???

von hannes (Gast)


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Was ich eigentlich nur wissen wollte, ob dieser Gleichung so richtig 
ist:

h(k)=(k-1)s(k-1)-(k-1)s(k-6)-(k-3)s(k-6)+(k-9)s(k-9)

von Gast (Gast)


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Da du nicht in der Lage bist diese Sprungfunktion
h(k)=(k-1)s(k-1)-(k-1)s(k-6)-(k-3)s(k-6)+(k-9)s(k-9)
aufzuzeichnen (volle Linie) habe ich das erledigt.


Wie du siehst stimmt sie nicht mit deiner Angabe überein.
Deshalb ist deine Lösung falsch und nicht richtig.

Trotzdem solltest du in Zukunft selbst versuchen
Wege zu finden um Ergebnisse zu verifizieren und zu verstehen.

von hannes (Gast)


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Also ich bekomms nicht hin. Vielen Dank für deine Hilfe.

von hannes (Gast)


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Ja wie müsste dann das Signal h(k) aussehen?

von hannes (Gast)


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Da ich mich noch immer schwer tur, könnte mir vielleicht irgendwer sagen 
wie Lösung zu den Aufgaben aussehen müsste?

von hannes (Gast)


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Die Lösung von der 2. Aufgabe müsste eigentlich doch stimmen:

h(k)=(k-1)s(k-1)-(k-1)s(k-6)-(k-3)s(k-6)+(k-9)s(k-9)

von hannes (Gast)


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Kann keiner diese Aufgabe lösen?

von Gast (Gast)


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>> Die Lösung von der 2. Aufgabe müsste eigentlich doch stimmen:
>> h(k)=(k-1)s(k-1)-(k-1)s(k-6)-(k-3)s(k-6)+(k-9)s(k-9)

Dann beschreibe uns doch mal wie zu deiner Meinung kommst.
Zeichne deine h(k) einmal auf (mit den einzelnen Thermen).
Da du der Meinung bist es sei richtig kannst du es uns doch
erklären.

von hannes (Gast)


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Die Rampe beginnt ja bei k=1 und endet bei k=5.
Diesen Abschnitt beschreibe ich mit: (k-1)Sprung(k-1)-(k-1)Sprung(k-6).
Dann beginnt die Abwärtsrampe bei k=5 und endet bei k=9.
Diesen Abschnitt beschreibe ich mit: -(k-3)Sprung(k-6)+(k-9)Sprung(k-9).

von Gast (Gast)


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>>Die Rampe beginnt ja bei k=1 und endet bei k=5.
>>Diesen Abschnitt beschreibe ich mit: (k-1)Sprung(k-1)-(k-1)Sprung(k-6).

Das ist richtig nur gehört statt -(k-1)Sprung(k-6)  --> 
-(k-1)Sprung(k-x)
wobei x kleiner als 6 und grösser gleich 5 ist --> das ist deshalb weil
sprung(k-6) zum Zeitpunkt k=6 Null ist und nicht eins (wie du sicher 
vermutest--> schau noch mal 
http://de.wikipedia.org/wiki/Heaviside-Funktion)

Die Abwärtsrampe lautet  (k-9)S(k-4) - (k-9)S(k-8)
nach deiner Logik (k-9)S(k-5) - (k-9)S(k-9)

Also die Lösung (k-1)S(k-1)-(k-1)S(k-5)+(k-9)S(k-4)-(k-9)S(k-8)
oder wenn du annimmenst das S(0)=1 und nicht S(0)=0 dann

(k-1)S(k-1)-(k-1)S(k-6)+(k-9)S(k-5)-(k-9)S(k-9)

von Gast (Gast)


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Ich hab aus h(k) H(z)(grün) erzeugt dieses mit einem Differenzier
und einem Abtasthalteglied (0 Ordnung) in G(z) umgewandelt. Von diesem
so erzeugten G(z) (die differenzierte Sprungantwort h ist die
Impulsantwort g) habe ich die Sprungantwort mit Matlab dargestellt. Wie
du siehst stimmt sie mit deiner grafischen Sprungantwort überein.

Die untere Sprungantwort ist die gleiche wie die Obere. Da wurde nur die
Summe als Polynom dargestellt.

von hannes (Gast)


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Die Lösung kann ich nicht nachvollziehen. Mit Simulink bekomme ich dies 
nicht so hin. Wie könnte man auf anderer weise die Gleichung h(k) 
simulieren?

von hannes (Gast)


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... oder könntest du mir dein Simulink Programm hier rein posten?

von Tommi H. (drmota)


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Der Gast der dir geantwortet hat bin jetzt ich, da ich jetzt als Tommi 
angemeldet bin nur zu deiner Info.
Ich habe dir mit Simulink deine vermeintliche Lösung 
h(k)=(k-1)s(k-1)-(k-1)s(k-6)-(k-3)s(k-6)+(k-9)s(k-9)
duchrechnen lassen. Und wie schon erwartet zeigt auch Simulink
das selbe Ergenis wie das aus meinen gescannten Bild (17.10.2007 15:22).

von Tommi H. (drmota)


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Das entsprechende File kannst du auch haben.

von Tommi H. (drmota)


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Jetzt habe ich dir noch die Lösung als Simulinkmodell von Matlab 
berechnen lassen.

von Tommi H. (drmota)


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Und als Bild auch noch

von hannes (Gast)


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Herzlichen Dank Tommi!

Ich kann zwar die Datei mit Matlab öffnen, aber ich sehe nichts.
Ich benutze die Version 6.5.

von Tommi H. (drmota)


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Hier hast du die mdl für Matlab 6.5

von Tommi H. (drmota)


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Und die mit der richtigen Lösung. Jetzt sollte du hoffentlich in der
Lage sein deine Ergebnisse mit Matlab zu überprüfen.

von hannes (Gast)


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Herzlichen Dank für die Unterstützung.

Bye

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