Inverzní z-transformace. prof. Miroslav Vlček. 25. dubna 2013

Podobné dokumenty
Inverzní Laplaceova transformace

Diskretizace. 29. dubna 2015

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

Analýza a zpracování signálů. 5. Z-transformace

Laplaceova transformace

O řešení diferenční rovnice y(n+2) 1, 25y(n+1)+0, 78125y(n) = x(n + 2) x(n)

Analýza a zpracování signálů. 5. Z-transformace

7.1. Číslicové filtry IIR

Matematika 4 FSV UK, LS Miroslav Zelený

ÚPGM FIT VUT Brno,

arcsin x 2 dx. x dx 4 x 2 ln 2 x + 24 x ln 2 x + 9x dx.


Úvodní informace. 17. února 2018

SIGNÁLY A SOUSTAVY, SIGNÁLY A SYSTÉMY

ŘADY KOMPLEXNÍCH FUNKCÍ

(K611MSAP) prof. Miroslav Vlček. 24. února Ústav aplikované matematiky Fakulta dopravní ČVUT

Diferenciál funkce dvou proměnných. Má-li funkce f = f(x, y) spojité parciální derivace v bodě a, pak lineární formu (funkci)

1. a) Určete parciální derivace prvního řádu funkce z = z(x, y) dané rovnicí z 3 3xy 8 = 0 v

Modelov an ı syst em u a proces

Flexibilita jednoduché naprogramování a přeprogramování řídícího systému

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

Diferenˇcní rovnice Diferenciální rovnice Matematika IV Matematika IV Program

1 Mnohočleny a algebraické rovnice

1 Modelování systémů 2. řádu

Otázku, kterými body prochází větev implicitní funkce řeší následující věta.

Úvodní informace. Ústav aplikované matematiky ČVUT v Praze, Fakulta dopravní. verze: :18

X = x, y = h(x) Y = y. hodnotám x a jedné hodnotě y. Dostaneme tabulku hodnot pravděpodobnostní

Identifikace systémů

kuncova/, 2x + 3 (x 2)(x + 5) = A x 2 + B Přenásobením této rovnice (x 2)(x + 5) dostaneme rovnost

0 = 2e 1 (z 3 1)dz + 3z. z=0 z 3 4z 2 + 3z + rez. 4. Napište Fourierův rozvoj vzhledem k trigonometrickému systému periodickému

Dvojné a trojné integrály příklad 3. x 2 y dx dy,

Transformujte diferenciální výraz x f x + y f do polárních souřadnic r a ϕ, které jsou definovány vztahy x = r cos ϕ a y = r sin ϕ.


Nalezněte hladiny následujících funkcí. Pro které hodnoty C R jsou hladiny neprázdné

1 Polynomiální interpolace

Teorie měření a regulace

4.1 Řešení základních typů diferenciálních rovnic 1.řádu

Kapitola 7: Integrál.

SPECIÁLNÍCH PRIMITIVNÍCH FUNKCÍ INTEGRACE RACIONÁLNÍCH FUNKCÍ

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

I. Diferenciální rovnice. 3. Rovnici y = x+y+1. převeďte vhodnou transformací na rovnici homogenní (vzniklou

TENSOR NAPĚTÍ A DEFORMACE. Obrázek 1: Volba souřadnicového systému

5.3. Implicitní funkce a její derivace

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

časovém horizontu na rozdíl od experimentu lépe odhalit chybné poznání reality.

1 Nulové body holomorfní funkce

Extrémy funkce dvou proměnných

Integrální počet - II. část (další integrační postupy pro některé typy funkcí)

Definice (Racionální mocnina). Buď,. Nechť, kde a a čísla jsou nesoudělná. Pak: 1. je-li a sudé, (nebo) 2. je-li liché, klademe

0.1 Z transformace. 0.1 Z transformace 1

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

Uzavřené a otevřené množiny

II. 3. Speciální integrační metody


Funkce v ıce promˇ enn ych Extr emy Pˇredn aˇska p at a 12.bˇrezna 2018

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.

Mezi elementární komplexní funkce se obvykle počítají tyto funkce: f(z) = az + b,

CITLIVOSTNÍ ANALÝZA DYNAMICKÝCH SYSTÉMŮ I

4. Aplikace matematiky v ekonomii

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

VIDEOSBÍRKA DERIVACE

Zavedeme-li souřadnicový systém {0, x, y, z}, pak můžeme křivku definovat pomocí vektorové funkce.

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

Přednáška 6, 6. listopadu 2013

Matematická analýza III.

ekologie Pavel Fibich rovnice rovnice Pavel Fibich Shrnutí Literatura

ZÁKLADY AUTOMATICKÉHO ŘÍZENÍ

Kapitola 7: Neurčitý integrál. 1/14

22 Základní vlastnosti distribucí

Lineární a adpativní zpracování dat. 3. Lineární filtrace I: Z-transformace, stabilita

Požadavky ke zkoušce. Ukázková písemka

Soustavy lineárních diferenciálních rovnic I. řádu s konstantními koeficienty

DERIVACE. ln 7. Urči, kdy funkce roste a klesá a dále kdy je konkávní a

Přijímací zkoušky z matematiky pro akademický rok 2018/19 NMgr. studium Učitelství matematiky ZŠ, SŠ

Matematická analýza ve Vesmíru. Jiří Bouchala

VEKTOROVÁ POLE Otázky

Určení počátku šikmého pole řetězovky

Algebraické výrazy-ii

VIDEOSBÍRKA DERIVACE

4. Trojúhelníkový rozklad p. 1/20

Základní vlastnosti křivek

Aplikovaná numerická matematika - ANM

1. Náhodný vektor (X, Y ) má diskrétní rozdělení s pravděpodobnostní funkcí p, kde. p(x, y) = a(x + y + 1), x, y {0, 1, 2}.

vyjádřete ve tvaru lineární kombinace čtverců (lineární kombinace druhých mocnin). Rozhodněte o definitnosti kvadratické formy κ(x).

5 Časové řady. Definice 16 Posloupnost náhodných veličin {X t, t T } nazveme slabě stacionární, pokud

Lineární a adaptivní zpracování dat. 2. SYSTÉMY a jejich popis v časové doméně

1.13 Klasifikace kvadrik

Markovské metody pro modelování pravděpodobnosti

Kapitola 7: Integrál. 1/17

Číslicové filtry. Honza Černocký, ÚPGM

1. března Organizace Základní informace Literatura Úvod Motivace... 3

Matematika 1 sbírka příkladů

Funkce zadané implicitně

Vybrané kapitoly z matematiky

Matematika I, část I. Rovnici (1) nazýváme vektorovou rovnicí roviny ABC. Rovina ABC prochází bodem A a říkáme, že má zaměření u, v. X=A+r.u+s.

diferenciální rovnice verze 1.1

Matematika I A ukázkový test 1 pro 2011/2012. x + y + 3z = 1 (2a 1)x + (a + 1)y + z = 1 a

Úlohy k přednášce NMAG 101 a 120: Lineární algebra a geometrie 1 a 2,

Elementární funkce. Polynomy

Hledáme lokální extrémy funkce vzhledem k množině, která je popsána jednou či několika rovnicemi, vazebními podmínkami. Pokud jsou podmínky

Transkript:

Modelování systémů a procesů 25. dubna 2013

Obsah Inverzní z-transformace 1 Inverzní z-transformace 2

Obsah Inverzní z-transformace 1 Inverzní z-transformace 2

Metody výpočtu inverzní z-transformace Zpětná z-transformace má tvar integrálu y(n) = 1 Y(z)z n 1 dz Z 1 [Y(z)] 2πi C podél uzavřené křivky C, která obsahuje všechny singulární body racionální lomené funkce Y(z) = Q(z) N(z).

Metody výpočtu inverzní z-transformace O racionální lomené funkci Q(z) N(z) říkáme, že má nulové body z 0ν, jestliže a že má póly z µ, jestliže Q(z 0ν ) = 0, N(z µ ) = 0.

Rozklad racionální lomené funkce na parciální zlomky Pokud má funkce Q(z) N(z) N(z) = jednoduché póly, potom N (1 z µ z 1 ) = (1 z 1 z 1 )(1 z 2 z 1 )... µ=1...(1 z N z 1 )

Rozklad racionální lomené funkce na parciální zlomky a platí Q(z) N N(z) = k µ 1 z µ z 1 = µ=1 k 1 1 z 1 z 1 + k 2 +... 1 z 2 z 1 k + N 1 z N z 1

Rozklad racionální lomené funkce na parciální zlomky kde k µ = lim (1 z µ z 1 ) Q(z) z z µ N(z) = Q(z µ ) lim (1 z µ z 1 1 ) z z µ N(z) 1 = Q(z µ ) lim z z µ N(z) 1 z µ z 1 1 = Q(z µ ) N (z µ )

Rozklad racionální lomené funkce na parciální zlomky Pro jednoduchost budeme dále psát z µ z µ. Protože pro az 1 < 1 platí [ ] [ ] Z 1 1 1 az 1 = Z 1 a n z n = a n n=0

Rozklad racionální lomené funkce na parciální zlomky dostaneme [ ] Q(z) N Z 1 = Z 1 k µ N(z) 1 z µ z 1 = µ=1 N k µ zµ n. µ=1

Diferenční rovnice - mikroekonomický model Rovnice nabídky - nabídka dnes závisí na včerejší ceně a to tak, že nabídka stoupá s rostoucí cenou. Pro C > 0 platí n(k) = Cc(k 1)+Ax(k). (1)

Diferenční rovnice - mikroekonomický model Rovnice poptávky - poptávka dnes závisí na dnešní ceně a to tak, že poptávka klesá s rostoucí cenou. Pro D > 0 platí p(k) = Dc(k)+Bx(k). (2)

Diferenční rovnice - mikroekonomický model Rovnost nabídky a poptávky pak vede na diferenční rovnici prvního řádu c(k)+ C D n(k) = p(k) (3) B A c(k 1) = x(k). (4) D

Řešení diferenční rovnice 1.řádu Pro jednoduchost označíme C D γ B A D α. Diferenční rovnice má v označení c(k) y(k) tvar y(k)+γy(k 1) = αx(k)

Řešení diferenční rovnice 1.řádu Za přepokladu x(k) 1(k) a y(k) = 0 pro k < 0 dostaneme s použitím z transformace algebraickou rovnici Y(z)+γz 1 Y(z) = s řešením v rovině z ve tvaru Y(z) = α 1 z 1 α (1 z 1 )(1+γz 1 ).

Řešení diferenční rovnice 1.řádu Rozkladem na parciální zlomky Y(z) = α (1 z 1 )(1+γz 1 ) = k 1 1 z 1 + k 2 1+γz 1, kde k 1 k 2 = lim z 1 (1 z 1 )Y(z) = α 1+γ, = lim z γ (1+γz 1 )Y(z) = αγ 1+γ.

Řešení diferenční rovnice 1.řádu Zpětná transformace funkce Y(z) = α ( 1+γ vede na řešení diferenční rovnice y(k) = α 1+γ 1 (1 z 1 ) + ) γ 1+γz 1 ( 1 ( γ) k+1) 1(k), které v případě stabilního trhu γ = C < 1 určuje limitní velikost D ceny lim c(k) = α k 1+γ = B A C + D.

Řešení diferenční rovnice 1.řádu Pro následující obrázek byly zvoleny hodnoty A = 100, B = 120, C = 3, D = 4. 125 120 115 nabídka a poptávka 110 105 100 95 0 1 2 3 4 5 6 cena

Řešení diferenční rovnice 2.řádu Hledejme řešení diferenční rovnice druhého řádu, která popisuje LTI diskrétní systém, y(n+2)+2a y(n+1)+(a 2 + b 2 )y(n) = c 0 x(n) (5) splňující počáteční podmínky ve tvaru y(0) = 1, y(1) = 1. (6)

Řešení diferenční rovnice 2.řádu Rovnici (5) řešíme pomocí z-transformace. Protože platí ) m 1 Z{y((n+m)} = z (Y(z) m y(ν)z ν ν=0 Z{y(n)} = Y(z), Z{y(n+1)} = z 1 (Y(z) y(0)), Z{y(n+2)} = z 2 (Y(z) y(0) z 1 y(1)).

Řešení diferenční rovnice 2.řádu Transformací nalezneme algebraický tvar diferenční rovnice (5) a s použitím počátečních podmínek platí ( ) Y(z) z 2 + 2a z 1 +(a 2 + b 2 ) 2azy(0) z 2 y(0) zy(1) = c 0 X(z). (7) Y(z) = c 0X(z)+z 2 +(2a 1)z z 2 + 2a z +(a 2 + b 2 ) z 2. (8) z 2

Řešení diferenční rovnice 2.řádu Přenosová funkce H(z) je definována jako podíl obrazu výstupu k obrazu vstupu Y(z) pro nulové počáteční podmínky a tedy X(z) H(z) = Y(z) X(z) = c 0 z 2 1+2a z 1 +(a 2 + b 2 )z 2 = c 0 z 2 (1 z 1 z 1 )(1 z 2 z 1 ), (9) kde z 1, z 2 jsou póly přenosové funkce z 1,2 = a±jb,. (10)

Řešení diferenční rovnice 2.řádu Impulsní odezvu určíme jako inverzní z-transformaci přenosové funkce. Potože platí lim H(z)(1 z 1 z 1 ) = c 0z 1 1, z z 1 z 1 z 2 lim H(z)(1 z 2 z 1 ) = c 0z 1 2, z z 2 z 1 z 2 obdržíme impulsní odezvu ve tvaru

Řešení diferenční rovnice 2.řádu h(n) Z 1 z n 1 1 z n 1 2 {H(z)} = c 0 z 1 z 2