3. Odpowiedź na typowe wymuszenia (funkcja skokowa) z transmitancji operatorowej. Twierdzenie Haevisidea o rozkładzie
Odpowiedzią y(t) na wymuszenie x(t) nazywamy przebieg w czasie wielkości wyjściowej y następujący po wprowadzeniu sygnału wejściowego x(t)
Z definicji transformacji (tzn.
) mamy:
lub uwzględniając wzór
otrzymujemy
.
Ogólnie, odpowiedź y(t) jest oryginałem transformaty y(s)
Odpowiedź na skok jednostkowy (funkcja Heaviside'a): transformata x(s) skoku jednostkowego
, więc zgodnie ze wzorem ogólnym otrzymujemy odpowiedź
Odpowiedź na dowolne wymuszenie skokowe. Transformata wymuszenia skokowego o dowolnej wartości
jest następująca:
, więc zgodnie ze wzorem ogólnym
. Odpowiedź na dowolne wymuszenie skokowe można zapisać:
Odpowiedź na wymuszenie impulsowe (funkcja Diraca): transformata x(s) wymuszenia impulsowego x(s) = 1, więc zgodnie ze wzorem otrzymujemy
. Gdy wielomian N(s) nie ma pierwiastków wielokrotnych ani pierwiastka równego zeru, odpowiedź na impuls Diraca jest więc następująca:
. W przypadku gdy wielomian N(s) ma pierwiastki wielokrotne lub równe zeru, otrzymamy
przy czym współczynniki A0i oraz Aki oblicza się według wzorów:
Odpowiedź na wymuszenie liniowo narastające (skok prędkości): Transformata wymuszenia liniowo narastającego x(t) = at (skoku prędkości):
, zgodnie z wzorem ogólnym otrzymamy
. Jeżeli wprowadzimy oznaczenie
, to funkcję
możemy rozłożyć na ułamki proste. Wielomian N1(S) ma te same pierwiastki co wielomian N(s) oraz dodatkowo pierwiastek s = 0. Pierwiastek s = 0 powtarza się więc (m0 + 1) razy i wynik rozkładu jest następujący:
Odpowiedź na wymuszenie paraboliczne: Transformata wymuszenia parabolicznego parabolicznego x(t)= at2 (skoku przyspieszenia)
, zgodnie ze wzorem ogólnym otrzymamy
. Wprowadzamy oznaczenie N2(s) = s2N(s) i odpowiedź na wymuszenie paraboliczne będzie następująca:
Poniższy wzór nazywany jest często twierdzeniem Heaviside'a o rozkładzie:
Odpowiedź y(t) na wymuszenie x(t) = 1(t):