11. ИНТЕГРИРОВАНИЕ ВЫРАЖЕНИЯ ДЛЯ СПЕКТРАЛЬНОЙ ПЛОТНОСТИ ОШИБКИ
Выше было показано, что спектральная плотность ошибки может быть выражена в виде суммы членов, каждый из которых представляет собой квадрат абсолютного значения некоторой дробно-рациональной функции Все полюсы последней расположены в верхней полуплоскости симметрично относительно мнимой оси.
Выражение для спектральной плотности состоит из членов вида
или
так как
и
то
но
и, следовательно,
или
Подставляя последнее соотношение в выражение (1.148), получим формулу (1.149).
Итак, определение среднеквадратического значения ошибки (или какой-либо другой случайной величины) сводится к вычислению интегралов вида
в котором все корни многочлена расположены в верхней полуплоскости. При этом заметим, что если знаменатель в выражении (1.150) есть четная функция от со, то в числителе необходимо учитывать лишь четные степени от со, поскольку
Следовательно, вычисление среднего значения квадрата ошибки всегда может быть сведено к определению интегралов вида
где
и все корни расположены в верхней полуплоскости.
Интеграл (1.151) может быть вычислен для любого в явном виде без необходимости вычисления корней
В таблице (см. приложение I) даны значения выраженные в явном виде через коэффициенты для всех значений от до Поясним способ вычисления
Пример. Вычислим составляющие ошибки определяемые формулой (1.140).
Перепишем выражение для в следующем виде:
Последний интеграл можно привести к виду (1.151), положив
Сравнивая выражение (1.154) с (1.152), можно записать
По таблице, приведенной в приложении I, значение интеграла выражается через коэффициенты следующим образом:
Подставляя значения (1.155) в последнюю формулу, найдем
Перейдем теперь к вычислению для этого запишем выражение для в следующем виде:
где
Сравнивая выражения (1.154) с (1.152), можно записать, что
Согласно таблице приложения I имеем
Подставляя значения (1.157) в последнюю формулу, получим
В случае сложных систем, имеющих передаточные функции высокого порядка, более удобным является метод вычисления основанный на обычном способе графического интегрирования. При этом спектральные плотности могут быть заданы в виде экспериментальных кривых, а графики функций легко найти, зная логарифмические частотные характеристики разомкнутой системы
ЛИТЕРАТУРА
(см. скан)