Применение метода, упрощающего обратное преобразование Лапласа при исследовании динамики колебательных систем. Золотарев И.Д. - 36 стр.

UptoLike

Составители: 

Рубрика: 

71
0
)0(f
+
Рис. 10.3
)0(f
0
0
)0(
2
1
f
=
t
t
t
)(tf
синг
Проверим это, выполнив ОПФ по отношению к спектраль-
ной плотности
ω
ω
j
f
S
)0(
)( =
.
Пример 1.
Ищем }/)0({)(
1
ω
jfFty
= .
][
2
)0(sincos
2
)0(
)0(
2
1
)(
21
II
f
d
j
t
jd
j
tf
d
j
e
fty
tj
+=
+==
π
ω
ω
ω
ω
ω
ω
π
ω
ωπ
ω
.
== 0
cos
1
ω
ω
ω
d
j
t
I в силу нечетности подынтегральной функции
при симметричных пределах интегрирования.
72
===
0
2
sin
2
sinsin
ξ
ξ
ξ
ξ
ξ
ξ
ω
ω
ω
ddtd
t
t
I .
Правый интеграл получен из предыдущего с учетом четности по-
дынтегральной функции.
Интегральный синус определен как
ππξ
ξ
ξ
===
2
0
,2/,
sin
ISidtSi
t
при 0>t .
Изменение знака
t
меняет знак
2
I на обратный, т.е.
π
=
2
I при
0<t . Значит, при 0
=
t имеем скачок
2
I от
π
до
π
, т.е.
tI sgn
2
π
=
и, следовательно,
t
f
t
f
ty sgn
2
)0(
sgn
2
)0(
)( ==
π
π
.
Таким образом, нечетная составляющая сингулярного сигнала,
определяемая функцией
t
f
sgn
2
)0(
, имеет спектральную плотность
ω
ω
j
f
S
)0(
)( =
, что и требовалось доказать.
Для нахождения спектра результирующего сигнала (10.26)
нужно найти спектральную плотность постоянной составляющей
его (первый член в (10.26)). Для этого предварительно получим
некоторые вспомогательные соотношения.
Определим
δ
-функцию через ОПФ, учитывая, что спектр ее
1)( =
ω
δ
S
:
∫∫
==
ω
π
ωω
π
δ
ωω
δ
dedeSt
tjtj
2
1
)(
2
1
)(
. (10.28)
Произведем формальную замену переменных t и
ω
. Тогда
= dte
tj
ω
π
ωδ
2
1
)(
, (10.29)
или, меняя знак у переменной
ω
, получим
= dte
tj
ω
π
ωδ
2
1
)(
. (10.30)
                                                                                                               ∞                    ∞                 ∞
                                                                                                                  sin ωt     sin ξ     sin ξ
                               f синг (t )                                                            I2 =      ∫ ωt dωt = ∫ ξ dξ =2 ∫ ξ dξ .
                                                                                                               −∞         −∞         0
                                                           f ( 0)                   Правый интеграл получен из предыдущего с учетом четности по-
                                                                                    дынтегральной функции.
                                               0                               t         Интегральный синус определен как
                                                                                                     t
                                                                                                       sin ξ
                                                                                              Si t = ∫       dξ , Si ∞ = π / 2, ⇒ I 2 = π при t > 0 .
                                                                                                         ξ
       =                                                                                             0
                                                                                    Изменение знака t меняет знак I 2 на обратный, т.е. I 2 = −π при
                                                                                    t < 0 . Значит, при t = 0 имеем скачок I 2 от −π до π , т.е.
                                                                1
                                                                  f ( 0)            I 2 = π sgn t и, следовательно,
                                                                2
                                                                                                                            f (0)           f ( 0)
                                               0                           t                                     y (t ) =         π sgn t =        sgn t .
                                                                                                                             2π               2
                                                                                    Таким образом, нечетная составляющая сингулярного сигнала,
                                                                                                                            f (0)
           +                                                                        определяемая функцией
                                                                                                                              2
                                                                                                                                  sgn t , имеет спектральную плотность

                                                                                               f ( 0)
                                                                                    S (ω ) =          , что и требовалось доказать.
                           f (0)                                                                jω
                                                                           t               Для нахождения спектра результирующего сигнала (10.26)
                                               0
                                                                                    нужно найти спектральную плотность постоянной составляющей
                                                                                    его (первый член в (10.26)). Для этого предварительно получим
                                             Рис. 10.3                              некоторые вспомогательные соотношения.
                                                                                           Определим δ -функцию через ОПФ, учитывая, что спектр ее
     Проверим это, выполнив ОПФ по отношению к спектраль-                           Sδ (ω ) = 1 :
                      f (0)                                                                                        ∞                              ∞
ной плотности S (ω) =       .                                                                                 1                         1
                                                                                                                 ∫  Sδ (ω )e jω t dω =       e jω t d ω .
                                                                                                                                       2π −∫∞
                       jω                                                                         δ (t ) =                                                     (10.28)
                                                                                                             2π − ∞
           Пример 1. Ищем y (t ) = F −1{ f (0) / jω } .
                                                                                    Произведем формальную замену переменных t и ω . Тогда
                ∞       jω t           ∞            ∞
          1          e         f (0) ⎡ cosωt           sinωt ⎤ f (0)                                                           1
                                                                                                                                   ∞
  y(t) =     ∫ f (0)      dω =       ⎢ ∫     dω + j  ∫      dω⎥ =    [I1 + I2 ] .                                                   e jω t dt ,
                                                                                                                              2π −∫∞
         2π −∞         jω       2π ⎣⎢−∞ jω               jω                                                        δ (ω ) =                                    (10.29)
                                                    −∞        ⎦⎥ 2π
       ∞
          cosω t                                                                    или, меняя знак у переменной ω , получим
I1 =   ∫    jω
                 dω = 0 в силу нечетности подынтегральной функции
                                                                                                                               1
                                                                                                                                   ∞
       −∞                                                                                                                           e − jω t dt .
                                                                                                                              2π −∫∞
                                                                                                                δ ( −ω ) =                                     (10.30)
при симметричных пределах интегрирования.


                                                   71                                                                               72