Якщо на вході стаціонарний процес, то і на виході —
стаціонарний. Нехай у рівнянні (10.9)
, де
— стаціонарний процес з математичним
чеканням
і кореляційною функцією
. Знайти зв'язок між спектральною щільністю
і
.
Насамперед відомі:
;
,
продифференцируем двічі по параметрі
,
припускаючи його рівномірну збіжність.
З іншої сторони
.
; (10.10)
(10.11)
Розглянемо лінійний диференціальний оператор виду
(10.12)
Або в більш компактній формі
(10.13)
Потрібно встановити зв'язок між спектральною щільністю
при
на виході динамічної системи.
Нехай кореляційна функція процесу
задана у виді
.
Очевидно, що
є
лінійною й однорідної, те
(10.14)
(10.15)
Якщо ж процес комплексний, то
,
де
— комплексно сполучена
перемінна.
Якщо записати через
, (10.16)
де ![]()
Для випадку (10.12) ми маємо

.
Допустимо, що
така,
що інтеграл
можна диференціювати по
, тоді одержимо

.
Якщо позначити
, (10.17)
, (10.18)
,
, (10.19)
,
(10.20)
Функцію
називають частотною
характеристикою оператора.
Самий загальний випадок
,
(10.21)
це формула (10.9) у загальному виді. Те можна показати, що
, (10.22)
що частотна характеристика загального лінійного фільтра.
Приклад. Нехай динамічна система описується рівнянням
,
.
Визначити
.
Рішення.
;
;



.
Перетворення стаціонарної випадкової функції лінійними динамічними системами з постійними коефіцієнтами.
Лінійною динамічною системою з постійними коефіцієнтами називається система

, (10.23)

, (10.24)
де
— реалізація вхідного
випадкового стаціонарного процесу;
— реалізація процесу на виході системи.
Рівняння (10.23) описує зв'язок між випадковими
функціями на вході і виході системи, а рівняння (10.24) описує зв'язок між
реалізаціями вхідного випадкового процесу
і
— реалізації процесу на виході.
Визначення. Передатною функцією лінійної динамічної системи
називається функція комплексного перемінного
,
визначена
. (10.25)
Функція
— є відношення
перетвореним по Лапласу вихідного сигналу до вхідного сигналу, обумовлених з
рівняння (10.24) при нульових початкових умовах. Властивості сигналу на виході
цілком визначаються властивостями передатної функції
і
властивостями вхідного сигналу. Говорять, що лінійна динамічна система
задовольняє умові стійкості, якщо
не має полюсів у першій
напівплощині комплексної площини
(
).
Якщо на вхід стійкої лінійної динамічної системи з
постійними коефіцієнтами подається стаціонарний вхідний сигнал, то по події
досить великого часу з моменту початку впливу (
, де
— характерний час релаксації перехідних
процесів) сигнал на виході системи буде близький до стаціонарного в широкому
змісті процесові.
Якщо
— вхідний стаціонарний
сигнал з характеристиками
і
, у стаціонарному режимі (
)
(10.26)
(10.27)
Функція
називається
амплітудно-частотною характеристикою системи.
(10.28)
Для кінцівки дисперсії необхідно і досить збіжність
невласного інтеграла в (10.27). Достатнім, наприклад, є умова, щоб порядок
оператора диференціального оператора вхідного сигналу у формулі (10.24) був не
вище порядку диференціювання оператора вхідного сигналу (
).
Приклад.
![]()
,
,
Визначити:
а)
, стійкість;
б)
,
,
— на
виході.
Рішення.
а)
,
;
— умови
стійкості виконаються.
;
;
;
.
Отже, умова стійкості виконана.
б)
.
Для процесу з
,
.
Знаходимо по формулах (10.25)
.
.
Останній інтеграл знаходимо по відрахуваннях у верхній напівплощині
.
У силу парності маємо в
раз
менше дисперсії на вході. Це порозумівається тим, що дана динамічна система
власне кажучи є інтегруючою метою, а операція інтегрування процесу згладжує шум.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.