기계공학/4대 역학

[동역학] 라플라스 변환의 좌극한 (lower limit of the Laplace integral), 최종값 정리 (final-value theorem)

섭교수 2022. 10. 23. 07:00
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1. Lower limit of the laplace integral

 

라플라스 변환의 우극한과 좌극한을 다음과 같이 정의합니다.

라플라스 변환의 좌극한은 우극한을 이용해 나타낼 수 있습니다.

만약 f(t)가 impulse function을 포함하고 있다면 아래 정적분은 0이 아닙니다.

이것을 바꿔 말하면 f(t)가 t = 0에서 임펄스 함수를 가지고 있지 않다면 라플라스 변환의 좌극한과 우극한은 다음과 같습니다.

 

2. Final-value Theorem

최종값 정리는 f(t)의 steady state(정상 상태)와 관련이 있습니다. 초기에 시스템이 인풋을 받은 이후로 긴 시간이 흐르면 시스템은 일정한 움직임을 보입니다. 즉 f(t)의 양의 무한대 극한에 관한 이야기입니다.

최종값 정리는 다음과 같습니다.

 

도함수 f'(t)의 라플라스 변환에 s->0 극한을 취함으로 간단히 증명할 수 있습니다.

도함수에 대한 라플라스 변환은 다음과 같습니다.

이것의 양변에 s->0 극한을 취합니다.

좌변에서 e^-st -> 1이므로 다음과 같습니다.

만약 t가 양의 무한대로 갈 때 f(t)의 극한이 존재한다면 아래 식이 성립합니다.

만약 s -> 0 sF(s) 의 극한이 존재하지 않는다면(발산) f(t)는 일정한 값으로 수렴하지 않는다고 이해할 수 있습니다.

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