Heavisideova funkce

Heavisideova funkce H je nespojitá funkce, jejíž hodnota je nula pro záporný vstup a jedna pro kladný vstup.

Funkce se v matematice teorie řízení používá k vyjádření signálu, který se zapne v určitém čase a zůstane zapnutý po neomezenou dobu. Byla pojmenována po Angličanovi Oliveru Heavisidovi.

Heavisideova funkce je integrál Diracovy delta funkce: H′ = δ. Někdy se zapisuje jako

  Heavisideova kroková funkce s použitím konvence polovičního maxima  Zoom
Heavisideova kroková funkce s použitím konvence polovičního maxima  

Diskrétní forma

Můžeme také definovat alternativní tvar Heavisidovy krokové funkce jako funkci diskrétní proměnné n:

H [ n ] = { 0 , n < 0 1 , n ≥ 0 {\displaystyle H[n]={\begin{cases}0,&n<0\\1,&n\geq 0\end{cases}}} {\displaystyle H[n]={\begin{cases}0,&n<0\\1,&n\geq 0\end{cases}}}

kde n je celé číslo.

Nebo

H ( x ) = lim z → x - ( ( | z | / z + 1 ) / 2 ) {\displaystyle H(x)=\lim _{z\rightarrow x^{-}}((|z|/z+1)/2)} {\displaystyle H(x)=\lim _{z\rightarrow x^{-}}((|z|/z+1)/2)}

Jednotkový impuls v diskrétním čase je první rozdíl kroku v diskrétním čase.

δ [ n ] = H [ n ] - H [ n - 1 ] . {\displaystyle \delta \left[n\right]=H[n]-H[n-1]. } {\displaystyle \delta \left[n\right]=H[n]-H[n-1].}

Tato funkce je kumulativním součtem Kroneckerovy delty:

H [ n ] = ∑ k = - ∞ n δ [ k ] {\displaystyle H[n]=\sum _{k=-\infty }^{n}\delta [k]\,} {\displaystyle H[n]=\sum _{k=-\infty }^{n}\delta [k]\,}

kde

δ [ k ] = δ k , 0 {\displaystyle \delta [k]=\delta _{k,0}\,} {\displaystyle \delta [k]=\delta _{k,0}\,}

je diskrétní jednotková impulsní funkce.

 

Zastoupení

Často je užitečná integrální reprezentace Heavisidovy krokové funkce:

H ( x ) = lim ϵ → 0 + - 1 2 π i ∫ - ∞ ∞ 1 τ + i ϵ e - i x τ d τ = lim ϵ → 0 + 1 2 π i ∫ - ∞ ∞ 1 τ - i ϵ e i x τ d τ . {\displaystyle H(x)=\lim _{\epsilon \to 0^{+}}-{1 \nad 2\pi \mathrm {i}. }\int _{-\infty }^{\infty }{1 \over \tau +\mathrm {i} \epsilon }\mathrm {e} ^{-\mathrm {i} x\tau }\mathrm {d} \tau =\lim _{\epsilon \to 0^{+}}{1 \over 2\pi \mathrm {i} }\int _{-\infty }^{\infty }{1 \over \tau -\mathrm {i} \epsilon }\mathrm {e} ^{\mathrm {i} x\tau }\mathrm {d} \tau . } {\displaystyle H(x)=\lim _{\epsilon \to 0^{+}}-{1 \over 2\pi \mathrm {i} }\int _{-\infty }^{\infty }{1 \over \tau +\mathrm {i} \epsilon }\mathrm {e} ^{-\mathrm {i} x\tau }\mathrm {d} \tau =\lim _{\epsilon \to 0^{+}}{1 \over 2\pi \mathrm {i} }\int _{-\infty }^{\infty }{1 \over \tau -\mathrm {i} \epsilon }\mathrm {e} ^{\mathrm {i} x\tau }\mathrm {d} \tau .}  

H(0)

Hodnotu funkce v bodě 0 lze definovat jako H(0) = 0, H(0) = ½ nebo H(0) = 1.

H ( x ) = 1 + sgn ( x ) 2 = { 0 , x < 0 1 2 , x = 0 1 , x > 0. {\displaystyle H(x)={\frac {1+\operatorname {sgn}(x)}{2}}={\begin{cases}0,&x<0\\{\frac {1}{2}},&x=0\\1,&x>0.\end{cases}}} {\displaystyle H(x)={\frac {1+\operatorname {sgn}(x)}{2}}={\begin{cases}0,&x<0\\{\frac {1}{2}},&x=0\\1,&x>0.\end{cases}}}  

Související stránky

  • Laplaceova transformace
 

Otázky a odpovědi

Otázka: Co je to Heavisideova funkce?


Odpověď: Heavisideova funkce je nespojitá funkce, jejíž hodnota je nula pro záporný vstup a jedna pro kladný vstup.

Otázka: Proč se Heavisidova funkce používá v teorii řízení?


Odpověď: Heavisidova funkce se v teorii řízení používá k vyjádření signálu, který se zapne v určitém čase a zůstane zapnutý po neomezenou dobu.

Otázka: Po kom byla Heavisidova funkce pojmenována?


Odpověď: Heavisidova funkce byla pojmenována po Angličanovi Oliveru Heavisidovi.

Otázka: Jaký je vztah mezi Heavisidovou funkcí a Diracovou funkcí delta?


Odpověď: Heavisidova funkce je integrál Diracovy funkce delta: H′(x)= δ(x).

Otázka: Jaký je výstup Heavisideovy funkce pro kladné vstupy?


Odpověď: Heavisideova funkce je pro kladné vstupy jedničkou.

Otázka: Jaký je výstup Heavisidovy funkce pro záporné vstupy?


Odpověď: Heavisideova funkce je pro záporné vstupy nulová.

Otázka: Jaký typ funkce je Heavisideova funkce?


Odpověď: Heavisideova funkce je nespojitá funkce.

AlegsaOnline.com - 2020 / 2023 - License CC3