Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
РАБОЧАЯ ТЕТРАДЬ ПО ТЕМЕ 7.2. ОПЕРАЦИОННОЕ ИСЧИСЛЕНИЕ.pdf
Скачиваний:
33
Добавлен:
18.04.2015
Размер:
600 Кб
Скачать
☆

 

Чтобы определить оригинал y(t), представим Y (p)

в виде

произведения

 

F(p)

= F (p)

1

.

Так

как

 

 

 

 

 

 

 

 

p2 −1

p2 −1

 

 

1

 

•

 

 

 

 

 

 

 

 

 

→sh t σ(t), то по

теореме

об умножении

 

p2 −1

 

•

 

 

 

 

 

 

изображений получим

 

 

 

 

 

 

y(t)=

1

 

σ(t) sh tσ(t)= ∫t

 

 

 

 

1

 

 

 

σ(τ)

sh(t −τ)σ(t −τ)dτ =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ch3 t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0 ch3 τ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

τ ≥ 0 σ(τ)=1

 

 

 

 

 

=

t

 

 

1

 

 

 

 

(sh t chτ − ch t shτ)dτ =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∫

 

 

 

 

 

 

 

 

t −τ ≥ 0 σ(t −τ)=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

0 ch3 τ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t

 

 

 

t

dτ

 

 

 

 

 

 

t

 

d (chτ)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t

 

 

 

ch t

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= sh t ∫

 

 

 

 

 

 

−ch t ∫

 

 

 

 

 

 

 

 

= sh t thτ

0

+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ch2

 

 

 

 

0 ch2

 

τ

 

 

 

0

 

ch3 τ

 

 

sh2 t

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

τ

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ch t

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

ch t

 

 

 

 

 

= sh t th t +

 

 

 

 

 

 

 

 

 

−1

=

 

 

 

 

 

 

+

 

 

 

 

 

 

 

−

 

 

 

σ(t).

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

ch

t

 

 

 

 

 

 

ch t

 

 

 

2 ch t

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задача 4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Операционным методом решить задачу Коши

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

cos t, 0 ≤ t ≤ π

 

 

 

y(0)= 2 , y′(0)= 0 .

 

 

 

 

 

 

 

y′′+ y′ =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0, t >

π

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Решение задачи

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пусть y(t)

 

 

 

•

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

← Y (p). Тогда

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

•

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

′

 

 

 

 

•

 

 

 

 

Y (p)− y(0)= p Y (p)−2 ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

(t)← p

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

•

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

′′

•

 

 

 

 

2

Y (p)− p y(0)

 

 

 

′

 

 

 

 

 

 

2

 

Y

(p)− 2 p .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y (t)← p

 

− y

(0)= p

 

 

•

13

Запишем правую часть дифференциального уравнения одним аналитическим выражением, используя функции Хевисайда σ(t)

и σ (t −π ):

f (t)= cos t σ(t)−cos t σ (t −π ), или f (t)= cos t σ (t)+ cos(t −π ) σ(t −π ),

так как cos t = cos(π + (t −π))= −cos(t −π ).

Тогда по теореме запаздывания изображение для f (t) будет равно

F (p)=

p

+

p

e−π p .

 

 

 

p2 +1

p2 +1

Подставляя эти выражения в дифференциальное уравнение, получаем операторное уравнение:

p2Y (p)−

2 p + pY (p)− 2 =

 

 

p

 

 

 

p

 

 

 

+

 

 

e−π p .

 

p2 +1

p2 +1

Разрешив его относительно Y (p), получим

 

 

 

Y (p)p(p +1)= 2(p +1)+

 

p

 

+

 

p

 

e−π p , или

 

 

 

 

p2 +

 

 

 

 

 

p2 +1

1

 

2

1

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

Y (p)=

 

+

(p +1)(p2 +1)+

(p +1)(p2 +1) e−π p .

p

Найдем оригинал для каждого слагаемого в правой части полученного равенства.

 

2

 

1

 

•

σ(t).

1)

 

= 2

 

→2

p

 

 

 

p

•

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

2)

Для изображения

(p +1)(p2 +1) оригинал можно найти

двумя способами.

14

Соседние файлы в предмете Высшая математика