Материал: Лекция 7-05

Внимание! Если размещение файла нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам

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

Источник: https://studfile.net/preview/16571065/