Применение метода, упрощающего обратное преобразование Лапласа при исследовании динамики колебательных систем. Золотарев И.Д. - 35 стр.

UptoLike

Составители: 

Рубрика: 

69
Из (10.17) и (10.19) сразу следует важнейшее соотношение
)()(
.
*
.
ωω
= SS , (10.20)
т.е. для вещественного сигнала спектральная плотность его при
изменении знака частоты описывается комплексно-сопряженной
функцией.
Запишем спектральную плотность сигнала
)(tf
в форме
)(
)()(
ωψ
ωω
s
j
eSS =
.
Тогда из (10.17)
)(
)(
,)()()(
22
ω
ω
ψωωω
M
N
arctgNMS
s
=+=
. (10.21)
Так как в общем случае спектральную плотность можно предста-
вить как
)(sin)()(cos)()}(Im{)}(Re{)(
ωψωωψωωωω
ss
jSSSjSS +=+=
, (10.22)
то, сопоставляя (10.22) с (10.17), имеем
)()}(Im{)()}(Re{
ωωωω
NSMS ==
. (10.23)
Перейдем к сигналу, имеющему наложенные на регулярную
составляющую разрывы первого рода типа скачка. Тогда можно
выделить отдельно регулярную и импульсную (сингулярную) со-
ставляющие сигнала [11, c.136]. Пусть имеем скачок сигнала при
0=t
. Аналог сигнала с таким скачком получаем применяя ППЛ по
отношению к регулярному сигналу, начало которого лежит в об-
ласти
0<t
.
В этом случае за счет нулевого значения нижнего предела
интеграла в ППЛ срезается регулярная составляющая
)(tf
при
0<t
, т.е. учитывается лишь значение функции )(tf при
0>t
. То-
гда
=
+
= )()()( tftftf
регсинг
)()(1)0( tftf
рег
+
. Здесь очевидно
00 =)(
рег
f , а скачок функции )(tf при
0=t
учитывается первым
сингулярным членом суммы.
Изображением сингулярной составляющей
)(1)0()( tftf
синг
=
будет функция
p
f
pf
синг
)0(
)( =
. (10.24)
70
Переход
ω
jp
дает спектр
)(
)0(
)(
ω
ω
ω
jN
j
f
S ==
. (10.25)
Здесь
0)()}(Re{ ==
ωω
MS
.
Спектральная плотность
)(
ω
S
в (10.25) содержит только
мнимую составляющую. А это, согласно (10.18), должно во вре-
менной области соответствовать сигналу, описываемому только
нечетной функцией времени.
Но, с другой стороны, сингулярный сигнал вида функции
скачка
)(1)0()( tftf
синг
=
содержит как четную, так и нечетную со-
ставляющие.
Действительно,
)(tf
синг
можно представить в виде суммы
[32]:
)(1)0(]sgn1)[0(
2
1
)( tftftf
синг
=+=
, (10.26)
где
sgn сигнум-функция (функция знака):
<
=
>
=
.0,1
;0,0
;0,1
sgn
t
t
t
t
(10.27)
Выражение (10.26) определяет сингулярный сигнал вида
функции скачка как сумму нечетной составляющей (сигнум-
функции
tf sgn)0(
2
1
) и «вырожденной» четной составляющейвы-
рожденной» в том смысле, что четная составляющая здесь просто
представляет постоянную составляющую, равную
)0(
2
1
f
вдоль
всей оси времени) (рис. 10.3.).
Спектр вида (10.25) может формироваться только нечетной
составляющей сигнала (10.26), определяемой сигнум-функцией.
       Из (10.17) и (10.19) сразу следует важнейшее соотношение                                   Переход p → jω дает спектр
                                       .           .
                                                                                                                                    f (0)
                                                    *
                                      S (ω ) = S ( −ω ) ,(10.20)                                                       S (ω ) =           = − jN (ω ) .                   (10.25)
                                                                                                                                     jω
т.е. для вещественного сигнала спектральная плотность его при
изменении знака частоты описывается комплексно-сопряженной                                 Здесь Re{S (ω )} = M (ω ) = 0 .
функцией.                                                                                        Спектральная плотность S (ω ) в (10.25) содержит только
      Запишем спектральную плотность сигнала f (t ) в форме                                мнимую составляющую. А это, согласно (10.18), должно во вре-
                                S (ω ) = S (ω )e jψ s (ω ) .                               менной области соответствовать сигналу, описываемому только
Тогда из (10.17)                                                                           нечетной функцией времени.
                                                                  N (ω )
                                                                                                 Но, с другой стороны, сингулярный сигнал вида функции
               S (ω ) = M 2 (ω ) + N 2 (ω ) ,      ψ s = −arctg          .     (10.21)     скачка f синг (t ) = f (0)1(t ) содержит как четную, так и нечетную со-
                                                                  M (ω )
                                                                                           ставляющие.
Так как в общем случае спектральную плотность можно предста-
                                                                                                 Действительно, f синг (t ) можно представить в виде суммы
вить как
                                                                                           [32]:
     S (ω ) = Re{S (ω)} + j Im{S (ω )} = S (ω) cosψ s (ω ) + jS(ω ) sinψ s (ω) , (10.22)
                                                                                                                                1
то, сопоставляя (10.22) с (10.17), имеем                                                                        f синг (t ) =     f (0)[1 + sgn t ] = f (0)1(t ) ,        (10.26)
                                                                                                                                2
                         Re{S (ω )} = M (ω ) Im{S (ω )} = −N (ω ) .              (10.23)   где sgn – сигнум-функция (функция знака):
         Перейдем к сигналу, имеющему наложенные на регулярную
                                                                                                                                        ⎧1, t > 0;
составляющую разрывы первого рода типа скачка. Тогда можно                                                                              ⎪
выделить отдельно регулярную и импульсную (сингулярную) со-                                                                     sgn t = ⎨0, t = 0;                        (10.27)
                                                                                                                                        ⎪−1, t < 0.
ставляющие сигнала [11, c.136]. Пусть имеем скачок сигнала при                                                                          ⎩
t = 0 . Аналог сигнала с таким скачком получаем применяя ППЛ по                                 Выражение (10.26) определяет сингулярный сигнал вида
отношению к регулярному сигналу, начало которого лежит в об-                               функции скачка как сумму нечетной составляющей (сигнум-
ласти t < 0 .                                                                                          1
         В этом случае за счет нулевого значения нижнего предела                           функции       f (0) sgnt ) и «вырожденной» четной составляющей («вы-
                                                                                                       2
интеграла в ППЛ срезается регулярная составляющая f (t) при                                рожденной» в том смысле, что четная составляющая здесь просто
t < 0 , т.е. учитывается лишь значение функции f (t ) при t > 0 . То-                      представляет постоянную составляющую, равную
                                                                                                                                                                     1
                                                                                                                                                                       f (0) вдоль
гда f (t ) = f синг (t ) + f рег (t ) =     f (0)1(t ) + f рег (t ) . Здесь очевидно                                                                                 2
                                                                                           всей оси времени) (рис. 10.3.).
 f рег (0) = 0 , а скачок функции f (t ) при t = 0 учитывается первым
                                                                                                 Спектр вида (10.25) может формироваться только нечетной
сингулярным членом суммы.                                                                  составляющей сигнала (10.26), определяемой сигнум-функцией.
      Изображением сингулярной составляющей f синг (t ) = f (0)1(t )
будет функция
                                                 f (0)
                                f синг ( p ) =         .                       (10.24)
                                                   p



                                             69                                                                                          70