Tässä harjoituksessa käsitellään Laplace-muunnosta ja sen hyödyntämistä differentiaaliyhtälöiden ratkaisemisessa.

Samankaltaiset tiedostot
DEE Lineaariset järjestelmät Harjoitus 6, harjoitustenpitäjille tarkoitetut ratkaisuehdotukset

( ) 5 t. ( ) 20 dt ( ) ( ) ( ) ( + ) ( ) ( ) ( + ) / ( ) du ( t ) dt

DEE Lineaariset järjestelmät Harjoitus 4, ratkaisuehdotukset

Derivoimalla ensimmäinen komponentti, sijoittamalla jälkimmäisen derivaatta siihen ja eliminoimalla x. saadaan

Rak Rakenteiden mekaniikka C, RM C (4 ov) Tentti

Diskreetillä puolella impulssi oli yksinkertainen lukujono:

a. Varsinainen prosessi on tuttua tilaesitysmuotoa:

12. ARKISIA SOVELLUKSIA

( ) ( ) x t. 2. Esitä kuvassa annetun signaalin x(t) yhtälö aikaalueessa. Laske signaalin Fourier-muunnos ja hahmottele amplitudispektri.

DEE Lineaariset järjestelmät Harjoitus 3, harjoitustenpitäjille tarkoitetut ratkaisuehdotukset

Huomaa, että aika tulee ilmoittaa SI-yksikössä, eli sekunteina (1 h = 3600 s).

S Piirianalyysi 2 1. Välikoe

Alipäästösuodatuksesta jää kuitenkin pieni vaihtovirtakomponentti, joka summautuu tasajännitteen päälle:

( ) ( ) 2. Esitä oheisen RC-ylipäästösuotimesta, RC-alipäästösuotimesta ja erotuspiiristä koostuvan lineaarisen järjestelmän:

Ojala, Leena Ojala ja Timo Ranta LAPLACE-MUUNNOS

MUODONMUUTOKSET. Lähtöotaksumat:

b) Ei ole. Todistus samaan tyyliin kuin edellinen. Olkoon C > 0 ja valitaan x = 2C sekä y = 0. Tällöin pätee f(x) f(y)

TKK Tietoliikennelaboratorio Seppo Saastamoinen Sivu 1/5 Konvoluution laskeminen vaihe vaiheelta

MATEMATIIKAN KOE, PITKÄ OPPIMÄÄRÄ HYVÄN VASTAUKSEN PIIRTEITÄ

W dt dt t J.

Konvoluution laskeminen vaihe vaiheelta Sivu 1/5

ELEC-C1230 Säätötekniikka. Luku 3: Dynaamisen vasteen määrittäminen, Laplace-muunnos, siirtofunktio

KOE 2 Ympäristöekonomia

R 2. E tot. Lasketaan energialähde kerrallaan 10 Ω:n vastuksen läpi oleva virta.

8 USEAN VAPAUSASTEEN SYSTEEMIN VAIMENEMATON PAKKOVÄRÄHTELY

Systeemimallit: sisältö

Täydennetään teoriaa seuraavilla tuloksilla tapauksista, joissa moninkertaisen ominaisarvon geometrinen kertaluku on yksi:

f x dx y dy t dt f x y t dx dy dt O , (4b) . (4c) f f x = ja x (4d)

Käyttövarmuuden ja kunnossapidon perusteet, KSU-4310: Tentti ma

Suunnitteluharjoitus s-2016 (...k-2017)

A-osio. Ei laskinta! Valitse seuraavista kolmesta tehtävästä vain kaksi joihin vastaat!

Rahoitusriskit ja johdannaiset Matti Estola. luento 13 Black-Scholes malli optioiden hinnoille

Silloin voidaan suoraan kirjoittaa spektrin yhtälö käyttämällä hyväksi suorakulmaisen pulssin Fouriermuunnosta sekä viiveen vaikutusta: ( ) (

Mallivastaukset KA5-kurssin laskareihin, kevät 2009

2. Taloudessa käytettyjä yksinkertaisia ennustemalleja. ja tarkasteltavaa muuttujan arvoa hetkellä t kirjaimella y t

järjestelmät Luento 4

JLP:n käyttämättömät mahdollisuudet. Juha Lappi

RLC-vaihtovirtapiiri: resonanssi

11. Takaisinkytketyt vahvistimet

Monisilmukkainen vaihtovirtapiiri

DEE Sähkömagneettisten järjestelmien lämmönsiirto

1. välikoe

Dynaaminen optimointi ja ehdollisten vaateiden menetelmä

Tiedonhakumenetelmät Tiedonhakumenetelmät Helsingin yliopisto / TKTL. H.Laine 1. Todennäköisyyspohjainen rankkaus

VÄRÄHTELYMEKANIIKKA SESSIO 18: Yhden vapausasteen pakkovärähtely, transienttikuormituksia

KOMISSION VALMISTELUASIAKIRJA

Systeemimallit: sisältö

1 Excel-sovelluksen ohje

5. Vakiokertoiminen lineaarinen normaaliryhmä

Juuri 13 Tehtävien ratkaisut Kustannusosakeyhtiö Otava päivitetty Kertaus. K1. A: III, B: I, C: II ja IV.

PK-YRITYKSEN ARVONMÄÄRITYS. KTT, DI TOIVO KOSKI elearning Community Ltd

Mallivastaukset KA5-kurssin laskareihin, kevät 2009

"h 'ffi: ,t^-? ùf 'J. x*r:l-1. ri ri L2-14. a)5-x:8-7x b) 3(2x+ l) :6x+ 1 c) +* +5 * I : 0. Talousmatematiikan perusteet, onus to o.

x v1 y v2, missä x ja y ovat kokonaislukuja.

Tehtävä I. Vaihtoehtotehtävät.


OPINTOJAKSO FYSIIKKA 1 OV OPINTOKOKONAISUUTEEN FYSIIKKA JA KEMIA 2 OV. Isto Jokinen Mekaniikka 2

Taustaa KOMPLEKSILUVUT, VÄRÄHTELIJÄT JA RADIOSIGNAALIT. Jukka Talvitie, Toni Levanen & Mikko Valkama TTY / Tietoliikennetekniikka

Luoki?elua: tavallinen vs osi?ais. Osa 11. Differen0aaliyhtälöt. Luoki?elua: kertaluku. Luoki?elua: lineaarisuus 4/13/13

joka on separoituva yhtälö, jolla ei ole reaalisia triviaaliratkaisuja. Ratkaistaan: z z(x) dx =

Mittaustekniikan perusteet, piirianalyysin kertausta

6.4 Variaatiolaskennan oletusten rajoitukset. 6.5 Eulerin yhtälön ratkaisuiden erikoistapauksia

Soorrea. OUTC'KUMPU Oy.' Malminetsintä. O. POhjamies/pAL ,4 1 (3) VLF -MI'ITAUS. Periaate. Lähetysase.mat

ETERAN TyEL:n MUKAISEN VAKUUTUKSEN ERITYISPERUSTEET

Kertaustehtävien ratkaisut

Tilastotieteen jatkokurssi 8. laskuharjoitusten ratkaisuehdotukset (viikot 13 ja 14)

Insinöörimatematiikka D

PARTIKKELIN KINETIIKKA

SATE1050 Piirianalyysi II syksy 2016 kevät / 6 Laskuharjoitus 3 / Laplace-muunnos

OH CHOOH (2) 5. H2O. OH säiliö. reaktori 2 erotus HCOOCH 3 11.

XII RADIOAKTIIVISUUSMITTAUSTEN TILASTOMATEMATIIKKAA

Osi*aisintegroin2. Osi*aisintegroin2: esimerkkejä. Osi*aisintegroin2tapauksia 1/29/13. f'(x)g(x)dx=f(x)g(x) f(x)g'(x)dx. f'(x)g(x)dx=f(x)g(x)

RATKAISUT: 17. Tasavirtapiirit

RATKAISUT: 8. Momentti ja tasapaino

Osa 11. Differen-aaliyhtälöt

Tasaantumisilmiöt eli transientit

SATE1050 Piirianalyysi II syksy 2016 kevät / 6 Laskuharjoitus 10 / Kaksiporttien ABCD-parametrit ja siirtojohdot aikatasossa

Sopimuksenteon dynamiikka: johdanto ja haitallinen valikoituminen

DEE Sähkötekniikan perusteet

Osi+aisintegroin3. Palautetaan mieleen tulon derivoimissääntö:

Telecommunication engineering I A Exercise 3

Rakennusosien rakennusfysikaalinen toiminta Ralf Lindberg Professori, Tampereen teknillinen yliopisto

3 SIGNAALIN SUODATUS 3.1 SYSTEEMIN VASTE AIKATASOSSA

Osi$aisintegroin, Palautetaan mieleen tulon derivoimissääntö: d

Viivaintegraali: "Pac- Man" - tulkinta

SATE1050 Piirianalyysi II syksy / 8 Laskuharjoitus 2 / Transientti-ilmiö (ratkaisut muodostaen diff. yhtälöt, EI saa käyttä Laplace-muunnosta!

Valmistaminen tai ostaminen varastoon tasainen kysyntä

Painevalukappaleen valettavuus

Osi$aisintegroin, Palautetaan mieleen tulon derivoimissääntö: d

SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA

KOMISSION KERTOMUS. Suomi. Perussopimuksen 126 artiklan 3 kohdan nojalla laadittu kertomus

Luento 11. Stationaariset prosessit

K Ä Y T T Ö S U U N N I T E L M A Y H D Y S K U N T A L A U T A K U N T A

Luento 6 Luotettavuus ja vikaantumisprosessit

Rak Rakenteiden mekaniikka C, RM C 4ov Tentti

BINÄÄRINEN SYNKRONINEN TIEDONSIIRTO KAISTARAJOITTAMATTOMILLA MIELIVALTAISILLA PULSSIMUODOILLA SOVITETTU SUODATIN JA SEN SUORITUSKYKY AWGN-KANAVASSA

S Piirianalyysi 2 Tentti

F Y S I I K K A KERTAUSTEHTÄVIÄ 1-20

Ratkaisu. Virittäviä puita on kahdeksan erilaista, kun solmut pidetään nimettyinä. Esitetään aluksi verkko kaaviona:

Ilmavirransäädin. Mitat

Transkriptio:

DEE-00 Lneaare järjeelmä Harjou 0, rakauehdouke Tää harjoukea käellään Laplace-muunnoa ja en hyödynämä dfferenaalyhälöden rakaemea Tehävä Laplace-muunno on käevä yökalu dfferenaalyhälöryhmen rakaemea, koka dfferenaalyhälöden rakaemnen muuuu ällön algebrallen yhälöden rakaemek Laplace-muunneaan yhälöpar puolan ja haeaan enn x:n ja y:n muunnoaon rakau: x 4x y y X x04x Y y0y x y y 0 X Y y0y0 X 4Y X Y0 Kun yhälö vähenneään oaan, aadaan X 4X X Tämän jälkeen Y:k aadaan X Y X 4 Välhuomauu alkaa Luennolla on käyy läp n Heavden meneelmä, jolla aadaan rakaua oamurokehelmän kerome C huomaavan nopea varnkn llon, kun nmäjää :n ae on korkea Kerome aadaan lauekkeea: C a F a Tehdään oamurokehelmä X:lle ja Y:lle, ja rakaaan kerome Heavden meneelmällä X:lle vodaan krjoaa X C C Kerron C aadaan elvlle, kun X kerroaan :llä ja ehdään jou = 0:

C 0 0 Vaaava C löyyy, kun X kerroaan + :lla ja ehdään jou = -: C Samalla avalla aadaan Y:n oamurokehelmän kerome C 3 ja C 4 : Y 4 C C 3 4 Heavdella aadaan: C 3 4 4, 0 0 C 4 4 4 Välhuomauu pääyy Tänä ykynä luennolla e ole käyy Heavdea, joen oamurokehelmä kannaaa ehkä ehdä han perneellä avalla Ny aadaan ehyä käänemuunno Laplace-aulukon kohen ja 3 avulla: X Y y x e e, 0 Tehävä Tehävänannoa pyydeään rakaemaan kondenaaorn jänne y Sk enmmänen ehävä on muodoaa dfferenaalyhälö kondenaaorn jänneelle Kun kykennälle krjoeaan Krchhoffn jännelan mukanen yhälö 0, aadaan d R L y U d Joa aadaan muodoeua dfferenaalyhälö y:lle, muuujaa on pääävä eroon Koka kakk komponen ova arjaa, :n ja y:n välnen rppuvuu aadaan kondenaaorn vra-jänne-yhälöä:

dy C d Kun ämä jou ehdään alkuperäeen dfferenaalyhälöön, aadaan: dy d y RC LC y U d d Yllä oleva yhälö on dfferenaalyhälö y:lle, llä nä e enny mua unemaoma muuuja Kun dfferenaalyhälöä rakaaan Laplace-muunnokella, on erän uoavaa, eä yhälö muokaaan ennen Laplace-muunnoa hen muooon, joa korkemman dervaaaermn edeä oleva kerron on ykkönen Jo ää e ehdä, oamurokehelmävaheea ulee helpo ehyä huolmaomuuvrhe Kun dfferenaalyhälö jaeaan LC:llä, aadaan: R U y y y L LC LC Lukuarvo joamalla aadaan 6 8 y 000y 40 y 40 Sen ehdään Laplace-muunno: 8 dy 0 40 d dy 0 dy0 0 0 C 0 d d C 6 Y y 0 000 Y y 0 4 0 Y y 0 40, Jälkmmäen alkuehdon arvo ulee ä, eä prn vra on nolla, kun kykn on auk Kun kykn uljeaan ajanhekellä = 0, vra on edelleen nolla ällä kyeellä ajanhekellä, llä vra e vo muuua epäjakuva Kun alkuarvo joeaan pakalleen, aadaan: 3 6 8 000 40 40 0 40 Y 8 40 0 40 Y 3 6 000 40 Y on velä käänemuunneava, joa aadaan akaaon rakau y Yllä olevalle muodolle e löydy akaaon vanea Laplace-aulukoa, joen arvaan jälleen oamurokehelmää Nmäjä on enn jaeava ekjöhnä Länfo alkaa Aemmn ol puhea ä, eä dfferenaalyhälö on aaeava muooon, joa korkemman dervaaaermn edeä on kerron yk Kun nän omaan, :n korkena aea olevan ermn keromek ulee nmäjään ykkönen Tämä on 3

ärkeää, kun nmäjää aleaan jakaa ekjöhnä, llä muua apaukea ekjöhn jaoa ulee helpo ehyä huolmaomuuvrhe Tarkaellaan ää yknkeraen emerkn avulla Jo nmäjää on emerkk polynom, en nollakohdk aadaan = - ja = 0 Jo nmäjää onkn polynom 0 0, en nollakohdk aadaan ama = - ja = 0 Ny ek mel krjoaa molemma edellä manu polynom ekjöhnä jaeuna muodoa + - 0 Tämä muoo päee jälkmmäelle polynomlle, joa korkena aea olevan -ermn kerron on yk Aempaa polynoma, joa :n kerron on kak, e kuenkaan voda krjoaa muodoa + - 0, llä joa ermen kerome ämäävä, ekjöhn jako on krjoeava muodoa + - 0 Tää on yy hen, mk dfferenaalyhälö kannaaa ennen Laplace-muunnoa aaaa muooon, joa korkemman dervaaaermn kerron on yk Länfo loppuu Jaeaan Y:n lauekkeen nmäjä ekjöhnä, joa aadaan ehyä oamurokehelmä: 0 8 3 6 40 0 40 000 40 0 000 Y 0004000 4000 A B C A0004000B4000C000 000 4000 000 4000 ABC 40 A00 000A4000B000C 0 B 80 6 8 40 A40 C 0 Y 00 80 0 000 4000 Ny käänemuunnokek aadaan Laplace-aulukon kohen ja avulla: 000 4000 00 80 0 y e e, 0 Kondenaaorn yl oleva jänne läheyy ajan funkona lähdejänneen arvoa 00 V Tehävä 3 Lähdeään lkkeelle laneea, jollon pr on ollu jakuvuulaa 4

Jakuvuula arkoaa lannea, jollon jänneden ja vrran arvoa e apahdu muuoa Tällön kääm näkyy okouleuna ja kondenaaor aukauna verkon haarana Tällön ennen ranenä käämn kaua kulkeva vra on uoraan lähdevra 8 A ja koka kondenaaor on ämän okoulkuna näkyvän haaran rnnalla, on kondenaaorn yl oleva jänne ennen muuolmöä 0 V Kun kykn aukeaa, kääm ja kondenaaor jäävä arjaan, jollon Krchhoffn jännelan mukae vodaan krjoaa d L d 0 d C Oeaan kyeä yhälöä Laplace-muunno, jollon dervaaan ja negraaln L- muunnoke 0 L 0 C 0 L L0 C 6 8 8 4 Oamalla käänemuunno, aadaan vrran akaaon rakauk Nän ollen käämn yl oleva jänne on L 8 co4 d V L 3n 4 V d Tehävä 4 Jakuvuulaa kääm näkyy okouljeuna verkon haarana, joen ennen kun kykn uljeaan, vralähde näkee rnnallaan vauen R ja R 3 rnnankykennän, jollon vrran jaon perueella vodaan määrää käämn kaua kulkevan vrran alkuarvo S L 0 R R R 3 J 3 4 A Kun kykn uljeaan, vauke R ja R ova rnnan, jollon nden yhdey rean on R R R, R R Tehdään lähdemuunno Muunneaan vralähde J e co A, jonka rnnalla on edellä odeu vau R, jänneläheek Lähdejänneen arvok ulee nän ollen E e co V ja R, ryy lähdejänneen kana arjaan Edelleen R,

6 jää arjaan vauken R 3 kana Nän ollen ällä avalla reduodua kykennää kääm ja :n vau on jänneläheen kana arjaa, jollon vodaan krjoaa Krchhoffn jännelan mukanen yhälö e d d co Oeaan hallevaa yhälöä Laplace-muunno, jollon muunnoaon yhälök aadaan 0 L Sjoeaan vrran alkuarvo ja muu lukuarvo pakalleen, jollon aadaan Täen vrran muunnoaon rakauk aadaan Oamalla edelleä käänemuunno, aadaan kyyyk vrran akaaon rakauk n A e e L