Sistemas Lineares Prof. Dr. Cesar da Costa 4.a Aula: Transformada de Laplace (Parte 2)
A Transformada de Laplace (Revisão) Etapas:. 1. Um problema difícil é transformado em uma equação simples (equação subsidiária) 2. Resolve-se a equação subsidiária mediante manipulações puramente algébricas. 3. A resolução da equação subsidiária é transformada novamente para se obter a solução do problema dado (tabela)
Definição:
Solução:
Solução no MATLAB
Solução:
Solucao no MATLAB
A Transformada de Laplace (Revisão) Algumas propriedades da Transformada de Laplace
A Transformada de Laplace (Revisão) `Solução: (0)
A Transformada de Laplace (Revisão) Exemplo: Calcular a carga do Capacitor Solução: (1) (2) Substituindo 2 em 1, temos: (3) Rearrumando a equacao 3: (4) i
Solucao: Aplicando Laplace na equacao 4: (4) Rearrumando a equacao :
A Transformada de Inversa de Laplace A idéia é encontrar : A transformada inversa de Laplace, que permite obter f(t), a partir de F(s) e dada por:
A Transformada de Inversa de Laplace A maneira prática de obter f(t) a partir de F(s) é utilizando-se as tabelas de transformada inversa de Laplace, resolução atraves de frações parciais e pelo MATLAB. 1. Tabelas de Transformada Inversa de Laplace
A Transformada de Inversa de Laplace
2. Resolução atraves de Frações Parciais Nesse contexto, o método da decomposição em frações parciais permite, muitas vezes, transformar a representação F(s) de forma a permitir o uso da Tabela de Transformads e suas propriedades. 1.o Caso: F(s) tem polos distintos (1)
A Transformada de Inversa de Laplace Na equação (1) r (indice 1, 2, …n) são constantes denominadas resíduos associados aos polos p. Para determinação dos valores de r, pode-se somar as frações parciais e comparar o numerador resultante com o polinomio N(s), formando um sistema de equações lineares cujas incógnitas são os resíduos. Para efeito de simplificação dos cálculos para obtenção dos resíduos, utiliza-se a fórmula a seguir:
Exercício 1: Obtenha a Transformada inversa de Laplace da seguinte função F(s): Solução:
Portanto: Utilizando-se as tabelas de transformada inversa de Laplace: para
Exercício 2: Dada a função F(s). Determine f(t): Solução:
Então: Utilizando-se as tabelas de transformada inversa de Laplace: para
Exercício 3: Dada a função F(s). Determine f(t):
Expansão em Frações parciais usando o MATLAB Considere a seguinte função: Para essa função, tem-se: num = [ ] den = [ ] O comando [r,p,k]=residue(num,den)
Representacao em frações parciais: r1r2 r3 -p1 -p2-p3
Transformada Inversa de Laplace usando o MATLAB Dada a função F(s). Determine f(t):
Transformada Inversa de Laplace usando o MATLAB Dada a função F(s). Determine f(t):
Exemplo: Massa-mola (1)
Aplicando a transformada de Laplace (2) (3) Aplicando propriedade da transformada de Laplace (4) (5)
Achando a transformada inversa de Laplace – f(t)
Lista de Exercícios: Calcule a transformada inversa de Laplace das seguintes funções F(s)