x=a c вероятностью T1/T, x=b c вероятностью T2/T
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
T |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
T |
|
|
|
|
|
|
||
m |
|
xW (x)dx |
|
|
T |
(x b)dx |
|
|
T |
(x |
a)dx |
|
f (x) (x a)dx f (a) |
|
||||||||||||||
|
|
x |
2 |
|
x |
1 |
|
|||||||||||||||||||||
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
T2 |
|
b |
T1 |
a |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
T |
T |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
T2 |
|
|
|
T1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
m2 x2W (x)dx b2 |
a2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
T |
T |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
2 m m2 |
b2 |
T2 |
a2 |
T1 |
( |
T2 |
b |
T1 |
a)2 |
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
2 |
1 |
|
|
T |
|
|
T T |
|
|
|
T |
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
11.7.Нелинейные безынерционные преобразования случайного процесса.
Нелинейное преобразование:
y(t)=f[x(t)] – называется безынерционным, если y(tk) в момент времени tk зависит только от x(tk).
ФПВ для процесса y на выходе:
W ( y) W (x) |
|
dx |
|
|
W (x) |
||||
dy |
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
dy |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
dx |
|
|
Пусть характеристика нелинейного элемента может быть аппроксимирована линейно-ломаными.
y
Рис.11.14
|
b |
|
-a |
a |
x |
|
-b |
|
21
nx b, x a y kx, kx a
nx b, x a
Это нелинейное устройство называется ограничителем.
Пусть на входе ограничителя действует нормальный случайный процесс с нулевым средним m1x=0.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
x 2 |
|
|
||||
W (x) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
e 2 2 |
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
2 |
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
ФПВ процесса x нарисована на рис.11.15 (верхний рисунок). |
||||||||||||||||||||||||||
Рассчитаем ФПВ процесса y: |
|
|||||||||||||||||||||||||
1. Пусть |
|
x |
|
|
a |
|
|
у=kx (k>1) |
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
W ( y) |
W (x |
) |
|
|
W (x) |
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
dy |
|
|
|
|
|
|
k |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
dx |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Подставим в W(x) вместо x выражение y/k, тогда |
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
e |
|
|
|
y2 |
|
|
||||||||||
W ( y) |
|
|
|
|
|
|
|
2k 2 2 |
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
k |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
На интервале |
|
y |
|
ka ФПВ для у будет |
нормальной, со средним |
|||||||||||||||||||||
|
|
|||||||||||||||||||||||||
значением m1y=0, но дисперсия y, т.е. 2y k 2 2 |
2 (т.к. k 1) . |
|||||||||||||||||||||||||
22
W(x)
x
-a |
a |
W(y)
Рис.11.15.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-ka |
|
|
0 |
ka |
y |
||||||
2. Пусть: x a |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
y ka |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
y nx b |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
W ( y) |
W (x |
) |
|
|
W (x) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
dy |
|
|
|
|
|
n |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
dx |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Выражаем x через у, т.е. x |
|
y b |
|
|
|
|||||||||||||||
|
n |
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
e |
( y b)2 |
|
|
|
|
|
|
|
W ( y) |
|
|
|
|
|
|
|
|
2n2 2 |
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
n |
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
Это нормальная |
|
ФПВ |
со средним |
значением |
b и дисперсией |
|||||||||||||||
n2 2 2 ,(n 1) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
23
3.Пусть:
x a y ka
y nx b
|
W (x |
) |
|
W (x) |
|
1 |
|
|
e |
( y b)2 |
||
W ( y) |
|
|
|
|
2n2 2 |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
dy |
|
|
n |
n |
2 |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
dx |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Это нормальная ФПВ, m1= -b и дисперсия n2 2 . ФПВ процесса y дана на рис.11.15 (нижний рисунок).
11.8.ФПВ процесса на выходе идеализированного ограничителя.
Такой ограничитель имеет горизонтальные участки насыщения.
kx, x a
y ka, x a
ka, x a
1. x a, y kx y ka
|
|
y |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 k 2 2 |
|
|
|
|
|
|
|||
W ( y) |
e |
|
, |
|
y |
|
ka |
|||
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
||||||
k |
|
2 |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
2.x a; y ka
|
|
|
(y b) |
2 |
|
|
|
при..n , дисперсия |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
W(y) lim e |
2n |
2σ |
2 |
|
|
|
" уши " сжимаются и к функции |
P(x a) ( y ka) |
||||
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
( y ka) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
nσ |
|
2π |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
n ,b ka |
|
|
|
|
||||||||
24
3.x a; y ka
W ( y) P(x a) ( y ka)
W(y)
P(x<-a) (y+ka) |
P(x>a) (y-ka) |
Рис.11.16.
-ka |
0 |
ka |
y |
11.9.ФПВ процесса на выходе идеального ограничителя.
Характеристика идеального ограничителя показана на рис.11.17. y
|
|
|
ka |
|
Рис.11.17. |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
x |
|
|
|
|
-ka |
|
|
|
|
|
|
|
Процесс |
на выходе |
идеального ограничителя |
y - имеет только два |
||
значения : |
ка и –ка. |
Т.к. вероятность положительных и отрицательных |
|||
значений х |
равна 0.5, то вероятность того, что y принимает значения +ka |
||||
или -ka также равна 0.5. Поэтому, выполняя расчеты, как в предыдущем случае, получим, что ФПВ процесса y вырождается в две дельта-функции в точках y=-ka и y=ka (рис.11.18):
|
|
W(y) |
|
|
|
0,5 (y+ka) |
|
0,5 (y-ka) |
|
||
|
|
|
|
|
Рис.11.18. |
|
|
|
|
|
|
-ka |
0 |
ka |
y |
||
25