Nubraižykite abu signalus ir pažymėkite, kur kiekvienas nelygus nuliui.
Apverskite h ir stumkite: kiekvienam išėjimo laikui raskite sritį, kurioje abu signalai persidengia.
Dauginkite ir sudėkite (diskrečiuoju atveju) arba dauginkite ir integruokite (tolydžiuoju atveju) tik toje persidengimo srityje.
Patikrinkite rezultatą: išėjimas prasideda pradžios laikų suma, baigiasi pabaigos laikų suma, o jo plotas ar suma lygi įėjimų plotų ar sumų sandaugai.
2Uždaviniai
1.Sąsūka ir LTI sistemosVidutinis
Impulsas x(t) = 1, kai 0 ≤ t < 1 s, sąsukamas su impulsu h(t) = 4, kai 0 ≤ t < 4 s. Raskite plotą Ay po y(t) = x(t) ∗ h(t).
x(t) = 1, 0 ≤ t < 1 sh(t) = 4, 0 ≤ t < 4 s
Ay =
2.Sąsūka ir LTI sistemosSunkus
Įėjimas x(t) = 10·cos(6t) paduodamas į sistemą, kurios h(t) = 2·e−2tu(t). Raskite nusistovėjusio išėjimo fazę φ įėjimo atžvilgiu laipsniais.
h(t) = 2e−2tu(t)x(t) = 10cos(6t)
φ = °
3.Laplaso transformacijosVidutinis
Raskite f(t), kai F(s) = (s + 7)/(s² + 2s + 1), ir apskaičiuokite f(0,4).
F(s) = (s + 7)/(s² + 2s + 1)t = 0,4 s
f(0.4) =
4.Laplaso transformacijosSunkus
Laplaso transformacija išspręskite y″ + 11y′ + 30y = 0, kai y(0) = 2 ir y′(0) = 6, ir raskite y(0,2).
y″ + 11y′ + 30y = 0y(0) = 2y′(0) = 6t = 0,2 s
y(0.2) =
5.Šuolinė reakcijaVidutinis
Sistemos perdavimo funkcija G(s) = 70/(s² + 9s + 35), o jos įėjimas yra vienetinis šuolis. Raskite santykinį slopinimo koeficientą ζ.
G(s) = 70/(s² + 9s + 35)
ζ =
6.Šuolinė reakcijaSunkus
Nuosekli RLC grandinė, kurios R = 36 Ω, L = 20 mH ir C = 22 µF, prijungiama prie 5 V šuolio, kai t = 0. Kondensatorius neįkrautas, prieš šuolį srovė neteka. Raskite kondensatoriaus įtampos procentinį viršijimą %OS.
R = 36 ΩL = 20 mHC = 22 µFV = 5 V
%OS = %
7.Bode grafikai ir atsargosVidutinis
Parodytame nuosekliajame RLC juostiniame filtre išėjimas imamas ant R = 5 Ω, kai L = 100 mH ir C = 2,2 µF. Raskite −3 dB juostos plotį BW Hz.
R = 5 ΩL = 100 mHC = 2,2 µF
BW = Hz
8.Bode grafikai ir atsargosSunkus
Vienetinio grįžtamojo ryšio kilpos atvirosios kilpos perdavimo funkcija yra L(s) = K/(s(s + 4)(s + 6)). Raskite stiprinimą K, duodantį 12 dB stiprinimo atsargą.
L(s) = K/(s(s + 4)(s + 6))GM = 12 dB
K =
3Tirpalai
1.Sąsūka ir LTI sistemos
Atsakymas: Ay = 16
Tolydžioji sąsūka: y(t) = ∫ x(τ)·h(t − τ) dτ. Apverskite h, pastumkite į padėtį t ir suintegruokite persidengiančių dalių sandaugą. Priežastiniams signalams integralas skaičiuojamas nuo 0 iki t. Naudingi rezultatai: y plotas lygus x ploto ir h ploto sandaugai; jei x trunka nuo t₁ iki t₂, o h nuo t₃ iki t₄, tai y trunka nuo t₁ + t₃ iki t₂ + t₄. Kai h(t) = e−atu(t), o šuolio aukštis A, y(t) = (A/a)(1 − e−at).
Įėjimų plotai
∫x dt = 1·1 = 1
∫h dt = 4·4 = 16
Išėjimo plotas
Ay = 1·16 = 16
Atsakymas
Ay = 16
2.Sąsūka ir LTI sistemos
Atsakymas: φ = −71,57 °
Impulsinė charakteristika ir Furjė eilutė: impulsinė charakteristika h(t) visiškai aprašo LTI sistemą: lygčiai y′ + a·y = b·x ji yra h(t) = b·e−atu(t), o lygčiai y[n] = a·y[n − 1] + b·x[n] ji yra h[n] = b·aⁿu[n]. Sinusoidė cos ωt praeina su stiprinimu |H(jω)| ir faze ∠H(jω), kur H yra h Furjė transformacija. Periodinis signalas yra harmonikų, kurių dažnis k/T, suma: ±A stačiakampė banga turi tik nelygines harmonikas, kurių amplitudės 4A/(kπ), A pikinės vertės trikampė banga turi 8A/(π²k²), o A aukščio ir pildymo koeficiento D impulsų seka turi vidurkį A·D ir harmonikas (2A/(kπ))·|sin(kπD)|.
Dažninė charakteristika
H(jω) = 2/(2 + jω)
Fazė įėjimo dažniu
φ = −atan(6/2) = −71,57°
Atsakymas
φ = −71,57°
3.Laplaso transformacijos
Atsakymas: f(0.4) = 2,279
Laplaso transformacija: F(s) = ∫₀∞ f(t)·e−st dt išvestines paverčia daugyba iš s: ℒ{f′} = sF(s) − f(0), ℒ{f″} = s²F(s) − s·f(0) − f′(0). Standartinės poros: 1 ↔ 1/s, e−at ↔ 1/(s + a), t·e−at ↔ 1/(s + a)², sin ωt ↔ ω/(s² + ω²), cos ωt ↔ s/(s² + ω²), o postūmis s → s + σ laiko funkciją padaugina iš e−σt. Norėdami atlikti racionaliosios F(s) atvirkštinę transformaciją, išskaidykite ją į paprastąsias trupmenas: paprastojo poliaus p reziduumas yra A = [(s − p)·F(s)] ties s = p. Galutinės vertės teorema: f(∞) = lims→0 s·F(s), galioja tik tada, kai visi s·F(s) poliai yra kairiojoje pusplokštumėje. Pradinės vertės teorema: f(0⁺) = lims→∞ s·F(s).
Išskaidykite vardiklį dauginamaisiais
s² + 2s + 1 = (s + 1)²
Paprastosios trupmenos
s + 7 = 1(s + 1) + 6
F(s) = 1/(s + 1) + 6/(s + 1)²
Atvirkštinė transformacija
f(t) = e−t + 6·t·e−t
f(0,4) = (1 + 6·0,4)·e−0,4 = 2,279
Atsakymas
f(0,4) = 2,279
4.Laplaso transformacijos
Atsakymas: y(0.2) = 1,803
Laplaso transformacija: F(s) = ∫₀∞ f(t)·e−st dt išvestines paverčia daugyba iš s: ℒ{f′} = sF(s) − f(0), ℒ{f″} = s²F(s) − s·f(0) − f′(0). Standartinės poros: 1 ↔ 1/s, e−at ↔ 1/(s + a), t·e−at ↔ 1/(s + a)², sin ωt ↔ ω/(s² + ω²), cos ωt ↔ s/(s² + ω²), o postūmis s → s + σ laiko funkciją padaugina iš e−σt. Norėdami atlikti racionaliosios F(s) atvirkštinę transformaciją, išskaidykite ją į paprastąsias trupmenas: paprastojo poliaus p reziduumas yra A = [(s − p)·F(s)] ties s = p. Galutinės vertės teorema: f(∞) = lims→0 s·F(s), galioja tik tada, kai visi s·F(s) poliai yra kairiojoje pusplokštumėje. Pradinės vertės teorema: f(0⁺) = lims→∞ s·F(s).
Transformuokite lygtį
s²Y − 2s − 6 + 11(sY − 2) + 30Y = 0
Y(s) = (2s + 28)/((s + 5)(s + 6))
Paprastosios trupmenos
A = 18/1 = 18
B = 16/(−1) = −16
Rezultatas
y(t) = 18·e−5t − 16·e−6t
y(0,2) = 1,803
Atsakymas
y(0,2) = 1,803
Patikra: y(0) = A + B = 2.
5.Šuolinė reakcija
Atsakymas: ζ = 0,7606
Šuolinė reakcija: pirmosios eilės sistema G(s) = K/(τs + 1) į U dydžio šuolį atsako y(t) = K·U·(1 − e−t/τ): po vienos laiko pastoviosios τ ji pasiekia 63,2 % galutinės vertės K·U, o po 4τ – 98 %. Antrosios eilės sistema G(s) = K·ωₙ²/(s² + 2ζωₙs + ωₙ²) turi polius s = −ζωₙ ± jωd, kur ωd = ωₙ√(1 − ζ²). Kai 0 < ζ < 1, šuolinė reakcija viršija galutinę vertę: procentinis viršijimas %OS = 100·e−ζπ/√(1−ζ²), pikų laikas tp = π/ωd, o 2 % nusistovėjimo laikas ts ≈ 4/(ζωₙ). Palyginkite vardiklį su s² + 2ζωₙs + ωₙ², kad nustatytumėte ωₙ ir ζ. Masės, spyruoklės ir slopintuvo sistemai ωₙ = √(k/m) ir ζ = c/(2√(km)); nuosekliajai RLC grandinei ωₙ = 1/√(LC) ir ζ = (R/2)·√(C/L).
Palyginkite su standartine forma
Vardiklis turi atitikti s² + 2ζωₙs + ωₙ².
ωₙ² = 35 → ωₙ = 5,916 rad/s
2ζωₙ = 9 → ζ = 9/(2·5,916) = 0,7606
Rezultatas
ζ = 0,7606
Atsakymas
ζ = 0,7606
6.Šuolinė reakcija
Atsakymas: %OS = 9,654 %
Šuolinė reakcija: pirmosios eilės sistema G(s) = K/(τs + 1) į U dydžio šuolį atsako y(t) = K·U·(1 − e−t/τ): po vienos laiko pastoviosios τ ji pasiekia 63,2 % galutinės vertės K·U, o po 4τ – 98 %. Antrosios eilės sistema G(s) = K·ωₙ²/(s² + 2ζωₙs + ωₙ²) turi polius s = −ζωₙ ± jωd, kur ωd = ωₙ√(1 − ζ²). Kai 0 < ζ < 1, šuolinė reakcija viršija galutinę vertę: procentinis viršijimas %OS = 100·e−ζπ/√(1−ζ²), pikų laikas tp = π/ωd, o 2 % nusistovėjimo laikas ts ≈ 4/(ζωₙ). Palyginkite vardiklį su s² + 2ζωₙs + ωₙ², kad nustatytumėte ωₙ ir ζ. Masės, spyruoklės ir slopintuvo sistemai ωₙ = √(k/m) ir ζ = c/(2√(km)); nuosekliajai RLC grandinei ωₙ = 1/√(LC) ir ζ = (R/2)·√(C/L).