Teorie měření a regulace

Podobné dokumenty
25.z-6.tr ZS 2015/2016

Ústav technologie, mechanizace a řízení staveb. CW01 - Teorie měření a regulace 10.2 ZS 2010/2011. reg Ing. Václav Rada, CSc.

Modelování systémů a procesů (11MSP) Bohumil Kovář, Jan Přikryl, Miroslav Vlček. 8. přednáška 11MSP pondělí 20. dubna 2015

Úvod. Integrování je inverzní proces k derivování Máme zderivovanou funkci a integrací získáme původní funkci kterou jsme derivovali

Obsah. Aplikovaná matematika I. Gottfried Wilhelm Leibniz. Základní vlastnosti a vzorce

Komplexní analýza. Laplaceova transformace. Martin Bohata. Katedra matematiky FEL ČVUT v Praze

Laplaceova transformace

ZÁKLADY AUTOMATICKÉHO ŘÍZENÍ

Vlastnosti členů regulačních obvodů Osnova kurzu

Kapitola 7: Neurčitý integrál. 1/14

Inverzní Laplaceova transformace

1.1 Existence a jednoznačnost řešení. Příklad 1.1: [M2-P1] diferenciální rovnice (DR) řádu n: speciálně nás budou zajímat rovnice typu

Kapitola 7: Integrál.

Kapitola 7: Integrál. 1/17

Z transformace. Definice. Z transformací komplexní posloupnosti f = { } f n z n, (1)

Učební texty k státní bakalářské zkoušce Matematika Diferenciální rovnice. študenti MFF 15. augusta 2008

12.1 Úvod. Poznámka : Příklad 12.1: Funkce f(t) = e t2 nemá Laplaceův obraz. Příklad 12.2: a) L{1} = 1 p, p > 0 ; b) L{ eat } = 1, [ZMA15-P73]

Nyní využijeme slovník Laplaceovy transformace pro derivaci a přímé hodnoty a dostaneme běžnou algebraickou rovnici. ! 2 "

MKI Funkce f(z) má singularitu v bodě 0. a) Stanovte oblast, ve které konverguje hlavní část Laurentova rozvoje funkce f(z) v bodě 0.

Gymnázium Jiřího Ortena, Kutná Hora

CW01 - Teorie měření a regulace

DERIVACE FUNKCE KOMPLEXNÍ PROMĚNNÉ

MATURITNÍ TÉMATA Z MATEMATIKY

Primitivní funkce a Riemann uv integrál Lineární algebra Taylor uv polynom Extrémy funkcí více prom ˇenných Matematika III Matematika III Program

11. Číselné a mocninné řady

Diferenciální rovnice 1

INTEGRÁLY S PARAMETREM

SPECIÁLNÍCH PRIMITIVNÍCH FUNKCÍ INTEGRACE RACIONÁLNÍCH FUNKCÍ

Komplexní analýza. Fourierovy řady. Martin Bohata. Katedra matematiky FEL ČVUT v Praze

Matematika IV 9. týden Vytvořující funkce

9. Vícerozměrná integrace

Posloupnosti a řady. 28. listopadu 2015

Učební plán 4. letého studia předmětu matematiky. Učební plán 6. letého studia předmětu matematiky

F (x) = f(x). Je-li funkce f spojitá na intervalu I, pak existuje k funkci f primitivní funkce na intervalu I.

Matematická analýza 1b. 9. Primitivní funkce

Analýza lineárních regulačních systémů v časové doméně. V Modelice (ale i v Simulinku) máme blok TransfeFunction

17. Posloupnosti a řady funkcí

Diferenciální rovnice a jejich aplikace. (Brkos 2011) Diferenciální rovnice a jejich aplikace 1 / 36

Matematika 2 LS 2012/13. Prezentace vznikla na základě učebního textu, jehož autorem je doc. RNDr. Mirko Rokyta, CSc. J. Stebel Matematika 2

FOURIEROVA TRANSFORMACE FOURIEROVA VĚTA

18 Fourierovy řady Úvod, základní pojmy

Derivace funkce Otázky

Derivace funkce DERIVACE A SPOJITOST DERIVACE A KONSTRUKCE FUNKCÍ. Aritmetické operace

Parciální diferenciální rovnice

Tlumené a vynucené kmity

SIGNÁLY A SOUSTAVY, SIGNÁLY A SYSTÉMY

Posloupnosti a jejich konvergence

Funkce jedn e re aln e promˇ enn e Derivace Pˇredn aˇska ˇr ıjna 2015

METODICKÝ NÁVOD MODULU

Úvodní informace. 17. února 2018

Fakt. Každou soustavu n lineárních ODR řádů n i lze eliminací převést ekvivalentně na jednu lineární ODR

10 Funkce více proměnných

CZ 1.07/1.1.32/

ZŠ ÚnO, Bratří Čapků 1332

9. Vícerozměrná integrace

7.1 Úvod. Definice: [MA1-18:P7.1a]

PŘÍKLAD PŘECHODNÝ DĚJ DRUHÉHO ŘÁDU ŘEŠENÍ V ČASOVÉ OBLASTI A S VYUŽITÍM OPERÁTOROVÉ ANALÝZY

Analýza a zpracování signálů. 5. Z-transformace

Téma 22. Ondřej Nývlt

Laplaceova transformace

FOURIEROVA TRANSFORMACE

Řešíme tedy soustavu dvou rovnic o dvou neznámých. 2a + b = 3, 6a + b = 27,

Diferenciální rovnice 3

22 Základní vlastnosti distribucí

Matematická analýza III.

4 Integrální počet funkcí více reálných proměnných

KOMPLEXNÍ ČÍSLA A FUNKCE MNOŽINA KOMPLEXNÍCH ČÍSEL C. Alternativní popis komplexních čísel

Diferenciální počet 1 1. f(x) = ln arcsin 1 + x 1 x. 1 x 1 a x 1 0. f(x) = (cos x) cosh x + 3x. x 0 je derivace funkce f(x) v bodě x0.

Občas se používá značení f x (x 0, y 0 ), resp. f y (x 0, y 0 ). Parciální derivace f. rovnoběžného s osou y a z:

13. přednáška 13. ledna k B(z k) = lim. A(z) = M(z) m 1. z m.

Mgr. Ladislav Zemánek Maturitní okruhy Matematika Obor reálných čísel

IB112 Základy matematiky

1. Několik základních pojmů ze středoškolské matematiky. Na začátku si připomeneme následující pojmy:

1 Báze a dimenze vektorového prostoru 1

Dnešní látka Variačně formulované okrajové úlohy zúplnění prostoru funkcí. Lineární zobrazení.

Vypracoval: Mgr. Lukáš Bičík TENTO PROJEKT JE SPOLUFINANCOVÁN EVROPSKÝM SOCIÁLNÍM FONDEM A STÁTNÍM ROZPOČTEM ČESKÉ REPUBLIKY

Dodatek 2: Funkce dvou proměnných 1/9

Posloupnosti a jejich konvergence POSLOUPNOSTI

Algebraické výrazy - řešené úlohy

1. Obyčejné diferenciální rovnice

MENDELOVA UNIVERZITA V BRNĚ LDF MT MATEMATIKA NEURČITÝ INTEGRÁL

Metody výpočtu limit funkcí a posloupností

Tematický plán Obor: Informační technologie. Vyučující: Ing. Joanna Paździorová

(5) Primitivní funkce

ZŠ ÚnO, Bratří Čapků 1332

Univerzita Karlova v Praze procesy II. Zuzana. funkce

Teorie. Hinty. kunck6am

1 Modelování systémů 2. řádu

8.3). S ohledem na jednoduchost a názornost je výhodné seznámit se s touto Základní pojmy a vztahy. Definice

Petr Hasil. Podpořeno projektem Průřezová inovace studijních programů Lesnické a dřevařské fakulty MENDELU v Brně (LDF)

Derivace funkce. Přednáška MATEMATIKA č Jiří Neubauer

X31EO2 - Elektrické obvody 2. Kmitočtové charakteristiky

Funkce komplexní proměnné a integrální transformace

Q(y) dy = P(x) dx + C.

Zkouška ze Základů vyšší matematiky ZVMTA (LDF, ) 60 minut. Součet Koeficient Body

Integrální počet - I. část (neurčitý integrál a základní integrační metody)

VEKTOROVÁ POLE Otázky

Rovnice matematické fyziky cvičení pro akademický školní rok

Algebraické výrazy-ii

9. cvičení z Matematické analýzy 2

Transkript:

Ústav technologie, mechanizace a řízení staveb Teorie měření a regulace 22.z-3.tr ZS 2015/2016 2015 - Ing. Václav Rada, CSc.

TEORIE ŘÍZENÍ druhá část tématu předmětu pokračuje. oblastí matematických pomůcek nezbytných k řešení příslušných problémů. VR - ZS 2010/2011

TEORIE ŘÍZENÍ druhá část tématu předmětu pokračuje. oblastí matematických pomůcek nezbytných k řešení příslušných problémů. LAPLACEOVA TRANSFORMACE

Principem je náhrada zápisu časové derivace funkce jedné proměnné v diferenciálních rovnicích pomocí operátoru D a to ve tvaru, který není součinem: f = D f (t) kde D... je lineární diferenciální operátor. Formálně tato úprava vypadá následovně

Pro diferenciální rovnici (zachycující časově proměnnou skutečnost systému prezentované jednoduchou rovnicí) ve tvaru: nebo y + a * A y + b * y = f d 2 y / dt 2 + a * dy / dt + b * y = f (t)

bude zápis pomocí operátoru D ve tvaru: (D 2 + a * D + b ) * y = f a řešení nespočívá ve vydělení funkce mnohočlenem v závorce.

Pokud budou derivace nahrazeny součtem nekonečně mnoha tlumených funkcí exponenciálních ve tvaru: f (t) = F(p) * e at * dp kde a... konstanta pak operátor D bude představovat násobení konstantou a.

Pak lze také vyjádřit derivace časové funkce pomocí integrálu závislého na parametru p vztahem: f (t) = F(p) * e -pt * dp a tedy následnou derivací za integrálem přejde do tvaru: f (t) = D f (t)= p * F (p) * e -pt * dt

Za podmínek, že bude pro funkci f (t) platit (musí splnit tyto podmínky): f (t) je jednoznačná a pro t < 0 identicky nulová (v čase před t = 0 jakoby neexistovala) f (t) je v každém konečném intervalu po částech hladká (spojitá) f (t) je exponenciálního tvaru, tzn., že existuje takové číslo (hranice konvergence) c > 0 pro které platí e -pt * f (t) < M kde M... je konečná kladná konstanta a dále, že následujíc integrál existuje pro všechna p, pro které platí: Re p > c

Za uvedených podmínek platnosti a existence lze všechny funkce významné v technické praxi vyjádřit ve tvaru: f (t) = F (p) * e -pt * dt přičemž tento tvar lze zapsat i pomocí tzv. Laplaceova obrazu funkce: T F (p) = L [ f (t) ] = f (t) * e -pt * dt = f (t) * e -pt * dt 0

Za splnění výše uvedených podmínek platí, že Laplaceova transformace splňující uvedené podmínky je jednojednoznačná a že každé funkci f(t) náleží jediný obraz F(p) a naopak. je tedy přiřazením obrazu F(p) každé funkci f (t). Aplikace je možná pouze pro určité systémy a za určitých podmínek (přesně definovaných) - pro běžnou praxi jsou knižní formou k dispozici tabulky vzájemného převodu různých funkcí originálu f (t) a jeho Laplaceova obrazu F(p).

Definice Laplaceova obrazu funkce Nechť funkce f (t) je takovou komplexní funkcí jedné reálné proměnné t, že integrál na pravé straně konverguje alespoň pro jedno komplexní číslo p. Pak funkce f (t) je nazývána předmětem nebo originálem a funkce F (p) je definována rovnicí: F (p) = f (t) * e -pt * dt 0 a je nazývána Laplaceovým obrazem originálu funkce f (t).

Důležité vlastnosti - funkcí a jejich obrazů patří: linearita transformace pro: f (t) = a 1 * f 1 (t) + a 2 * f 2 (t) + a 3 * f 3 (t) +... + a n * f n (t) existují jednotlivé obrazy a tedy i pro: F(p) = a 1 * F 1 (p) + a 2 * F 2 (p) + a 3 * F 3 (p) +... + a n * F n (p) a platí to i obráceně pro zpětnou Laplaceovu transformaci.

Obraz funkce násobené konstantou pro: pro obraz F(p) bude platit: f 1 (t) = c * f (t) F 1 (p) = L [ c * f (t) ] = c * F(p)

Obraz posunuté funkce pro: když t < d a d A > 0, pak bude: f 1 (t) = 0 f 1 (t)= f (t d ) pro t d to znamená, že funkce f 1 (t) je posunuta o čas d vpravo (směrem rostoucího času) a.

. její obraz bude: neboli F 1 (p) = L [ f (t d) ] = f (t - d) * e-pt * dt = = e -pd * 0 0 F 1 (p) = e -pd f (u) * e -pu * du * F (p) pro posun vlevo platí: F 2 (p) = e pd d * F (p) - e -pd * 0 f (t) * e -pt * dt

Obraz derivace funkce pro: k 1 F (k) (p) = L [df (k) (t) / dt k ] = p k * F (p) - i 0 Věta o počáteční hodnotě pro: p i * f (k-i-1) (+0) f (+0) = lim f (t) = lim p * F (p) t 0 p Věta o konečné hodnotě pro: f ( ) = lim f (t) = t lim p 0 p * F (p)

Obraz integrálu funkce f (t) pro obraz F (p) pak pro zpětnou transformaci bude platit: t L [f (t) * dt ] = F (p) / p 0 konvoluce obrazů pro F 1 (p) a F 2 (p), které jsou obrazy funkcí f 1 (t) a f 2 (t) platí: F (p) = L [ f 1 (t) * f 2 (t) ] = F 1 (p) * F 2 (p) (kde!!! znak * znamená konvoluci).

Zpětná je definována vztahem: f (t) = (1 / 2*π*j) * F (p) * e pt * dp = Res [ F (p i ) * e pit ] G n i 1 kde p = p i... jsou póly funkce F (p) Res [ F (p i ) * e pit... je residuum pólu p i. Integrace musí být provedena v komplexní rovině a integrační cesta G musí obcházet (obepínat) všechny póly.

Je-li funkce F (p) racionální, ryze lomená, pak platí její rozklad na podíl mnohočlenů v čitateli a ve jmenovateli pro m n : M ( p) N( p) F (p) = = bm * p m bm 1* p m 1... b 0 a n * p n b n 1 * p n 1... a 0 a k tomu je časová funkce (lze ji určit L Hopitalovým pravidlem) jako rozvojový vzorec: f (t) = n M ( p) i 1 N( p) * e pit

a to by bylo zatím vše... 310...

Témata..