Dyskretyzacja (matematyka): Różnice pomiędzy wersjami
[wersja przejrzana] | [wersja przejrzana] |
popr edyc |
popr edyc |
||
Linia 50: | Linia 50: | ||
:<math>\mathbf A_d = M_{11} </math> |
:<math>\mathbf A_d = M_{11} </math> |
||
:<math>\mathbf B_d = M_{12} </math> |
:<math>\mathbf B_d = M_{12} </math> |
||
===Dyskretyzacja szumu procesu=== |
|||
Numeryczna ewaluacja <math>\mathbf{Q}_d</math> jest nieco bardziej złożona z uwagi na całkę [[eksponenta macierzy|eksponenty macierzy]]. Można ją, jednakże, wyliczyć poprzez skonstruowanie najpierw macierzy a następnie wyliczenie na komputerze jej eksponenty: |
|||
:<math> \mathbf{F} = |
|||
\begin{bmatrix} -\mathbf{A} & \mathbf{Q} \\ |
|||
\mathbf{0} & \mathbf{A}^T \end{bmatrix} T</math> |
|||
:<math> \mathbf{G} = e^\mathbf{F} = |
|||
\begin{bmatrix} \dots & \mathbf{A}_d^{-1}\mathbf{Q}_d \\ |
|||
\mathbf{0} & \mathbf{A}_d^T \end{bmatrix}.</math> |
|||
Zdyskretyzowany szum procesu jest wówczas wyliczany poprzez przemnożenie transponowanej dolnej, prawej partycji macierzy '''G''' z górną, prawą partycją macierzy '''G''': |
|||
:<math>\mathbf{Q}_d = (\mathbf{A}_d^T)^T (\mathbf{A}_d^{-1}\mathbf{Q}_d). </math> |
|||
[[Kategoria: Matematyka dyskretna]] |
[[Kategoria: Matematyka dyskretna]] |
Wersja z 01:52, 21 lip 2011
W matematyce dyskretyzacja dotyczy procesu transformowania modeli i równań funkcji ciągłych na ich dyskretne odpowiedniki. Jest to zwykle pierwszy krok w procesie przygotowywania tych modeli (i równań) do ewaluacji numerycznej i implementacji na komputerach cyfrowych. Do przetwarzania na komputerze cyfrowym ponadto potrzebne jest wykonanie kwantyzacji.
Szczególnie istotne są tu dwie metody dyskretyzacji:
- dyskretyzacja Eulera
- dyskretyzacja ekstrapolatorem rzędu zerowego (ang. ZOH, Zero-order hold).
Dyskretyzacja związana jest także z matematyką dyskretną i jest ważną częścią (komputerowych) obliczeń ziarnistych (ang. granular computing) stosowanych w mechanice komputerowej. W tym kontekście dyskretyzacja odnosi się także do modyfikacji zmiennej w kategorii ziarnistości gdy agreguje się wiele zmiennych dyskretnych lub łączy się wiele kategorii dyskretnych.
Dyskretyzacja modelu układu liniowego w przestrzeni stanów
Dyskretyzacja stosowana jest też przy transformacji ciągłych równań różniczkowych do dyskretnych równań różnicowych, odpowiednich dla analizy numerycznej.
Następujący model zmiennych stanu czasu ciągłego
gdzie i to żródła ciągłego szumu białego o zerowej średniej z kowariancjami
można zdyskretyzować, przyjmując ekstrapolator rzędu zerowego dla wejścia i ciągłe całkowanie dla szumu , do postaci:
gdzie:
- , jeśli jest nieosobliwa
a jest czasem próbkowania.
Zręczne wyliczenie i w jednym kroku można wykonać korzystając z następującej własności:
i wówczas mając:
Dyskretyzacja szumu procesu
Numeryczna ewaluacja jest nieco bardziej złożona z uwagi na całkę eksponenty macierzy. Można ją, jednakże, wyliczyć poprzez skonstruowanie najpierw macierzy a następnie wyliczenie na komputerze jej eksponenty:
Zdyskretyzowany szum procesu jest wówczas wyliczany poprzez przemnożenie transponowanej dolnej, prawej partycji macierzy G z górną, prawą partycją macierzy G: