Vychislitelny_praktikum
.pdfИз анализа рис. 5.2 видно, что при взаимном корреляционном анализе необходимо оценивать две ветви корреляционной функции.
5.1.2. Аппроксимация корреляционных функций
Корреляционные функции, представленные в виде последовательности ординат и предназначенные для дальнейших расчетов, как правило, аппроксимируются теми или иными аналитическими выражениями в соответствии с выбранным критерием приближения. Независимо от метода аппроксимации, как правило, определяются параметры модели, удовлетворяющие выбранному критерию приближения. Знание модели корреляционной функции и численных значений её параметров позволяет легко, используя известные определения, вычислить интервалы корреляции, моменты корреляционных функций, спектральную плотность мощности и т.д. Кроме того, следует отметить, что при проведении большого числа корреляционных измерений аппроксимативный подход позволяет существенно сократить объём хранимой информации, так как вместо большого числа отсчётов корреляционных функций в заданных точках необходимо хранить только вид модели и численные значения её параметров.
Одной из самых сложных и плохо формализуемых задач, от правильного решения которой во многом будет определяться точность, достоверность полученных результатов, простота технической реализации, является выбор модели корреляционной функции.
В качестве моделей корреляционных функций, основываясь на априорной информации о свойствах процесса, наиболее часто принимают:
•линейную комбинацию конечного числа функций (возможна аппроксимация одной функцией) [51];
•бесконечный (конечный) ряд некоторой определенной системы функций (в частности, возможна аппроксимация степенными рядами, рядами по дисперсиям производных, ортогональными полиномами и функциями, асимптотическими рядами) [21, 22, 23, 51].
Выбор той или иной модели корреляционной функции основывается на наличии априорной информации о свойствах процесса. Если ориентировочно известен вид корреляционной функции исследуемого процесса, то наиболее целесообразно выбирать конкретный вид модели, желательно с меньшим числом параметров. От числа неизвестных параметров в значительной степени зависит сложность аппаратуры, удобство полученной модели для исследователя [51].
Если кроме эквивалентной ширины спектра мощности процесса ничего неизвестно, то в качестве модели следует применять разложение корреляционной функции в ряд по какой-либо системе ортогональных функций или полиномов [21, 51].
Впервые этот метод предложил Д. Лампард [57]. Математическим обоснованием этого метода является теорема Мерсера, согласно которой симметричная и положительно определенная функция, которой и является функция корреляции, может быть разложена в равномерно и абсолютно сходящийся ряд вида:
|
∞ |
|
|
Kа (τ )=σx2 ∑βkψk (τ ,α), |
(5.13) |
|
k =0 |
|
где β k |
- коэффициенты Фурье; |
|
ψk |
(τ ,α)- семейство ортогональных функций в интервале [0,∞); |
|
α - параметр масштаба.
53
Это семейство характеризуется интегралом:
∞ |
|
|
|
|
|
0, если k ≠ n; |
|
||||||
∫ψk (τ ,α)ψn (τ ,α)μ(τ )dτ = |
|
ψk (α) |
|
2 |
, если k = n. |
(5.14) |
|||||||
|
|
||||||||||||
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Так как ряд сходится в интервале [0,∞), то коэффициенты разложения βk в со- |
|||||||||||||
ответствии с [21] определяются выражением: |
|
||||||||||||
βk = |
|
|
|
1 |
|
|
∞∫ρx (τ )ψk (τ ,α)μ(τ )dτ . |
|
(5.15) |
||||
|
|
ψk |
(α) |
|
2 |
|
|||||||
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
В качестве системы базисных функций применяются ортогональные функции Лагерра, Дирихле, Лежандра, Якоби и т. д. Выбор системы базисных функций зависит, в основном, от возможности представления корреляционной функции минимальным числом членов разложения для типовых моделей, удобством в работе.
Следует подчеркнуть, что на практике приходится ограничиваться конечным числом ряда (5.13)
^ |
m |
(τ ,α). |
|
K a (τ )=σx2 |
∑βkψk |
(5.16) |
k =0
Это приводит к появлению методической погрешности, значение которой зависит как от свойств процесса, так и способа оценки параметров модели. С учетом свойств ортогональных функций определим относительную методическую погрешность аппроксимации в виде
m |
|
|
|
ψk (α) |
|
|
|
|
|
∑βk2 |
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
δ = 1 − ∞k =0 |
|
|
|
|
|
|
|
. |
(5.17) |
∫ρx2 (τ )μ(τ )dτ |
|
||||||||
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Из (5.17) видно, что значение относительной погрешности аппроксимации δ зависит от значений {βk }k =0 ,...m , т.е. вида корреляционной функции (см. выражение
5.15), значения параметра масштаба α и числа членов разложения ряда (5.16) m . Задавшись видом модели корреляционной функции, в первую очередь необхо-
димо найти аналитические выражения коэффициентов разложения {βk }k =0 ,...m . Как по-
казали исследования при прочих равных условиях численные значения методических погрешностей больше у колебательных моделей КФ [21]. Для решения этой задачи воспользуемся частотным представлением ортогональных функций (см. лабораторную работу 4).
Так, например, НКФ ρ |
5,x |
(τ )= e−λ |
|
τ |
|
cosω τ , воспользовавшись преобразованием |
|
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
0 |
|
Эйлера, представим в виде |
|
|
|
|
|
|
|
ρ5 ,x (τ )= 1 [e−(λ− jωo )τ + e−(λ+ jωo )τ ], τ > 0 . |
(5.18) |
||||||
2 |
|
|
|
|
|
|
|
Подставив выражение (5.18) в выражение (5.15), получим для ортогональных функций, у которых μ(τ )= 1 ,
|
|
|
1 |
|
|
∞ |
(τ ,α)[e−(λ− jωo )τ + e−(λ+ jωo )τ ]dτ . |
|
|
β5 ,k |
= |
|
|
|
∫ψk |
(5.19) |
|||
|
|
ψk (α) |
|
2 |
|||||
|
|
||||||||
|
2 |
|
|
0 |
|
|
С учетом выражения (4.1), выражение (5.19) преобразуем к виду
54
β |
|
|
|
|
= |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
[W |
(λ − jω |
)+W |
|
|
|
|
|
(λ + |
|
|
|
jω |
|
|
)] |
= |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
ψk (α) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
5 ,k |
|
|
|
|
|
|
2 |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
k |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
k |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(α) |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||
|
|
[ |
|
|
|
|
|
(0, |
)] |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
λ − |
|
jω |
0 |
|
− 1 / 2 |
|
ψ |
|
s |
|
2 |
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
ψ |
|
|
|
|
|
|
|
|
α |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
k |
|
−1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
= |
|
|
|
|
|
|
k |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
∏ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
+ |
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
|
2 |
|
ψk (α) |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ψk (α) |
|
|
|
2 |
+ λ − |
|
jω0 |
|
1 / 2 |
|
ψs (α) |
|
2 |
+ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
1 / 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
s=0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
λ − jω0 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
k −1 |
λ + jω0 − 1 / 2 |
|
|
|
ψs (α) |
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
+ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
∏ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
1 / 2 |
|
ψk (α) |
|
2 |
+ λ + jω0 |
|
1 / 2 |
|
ψs (α) |
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
+ λ |
+ jω0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
s=0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
Введем обозначения |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
tgϕ1,k |
= |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ω0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
, |
|
|
|
|
A1,k = |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
, |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
1 / 2 |
|
ψk (α) |
|
2 |
+ λ |
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
ψ k (α) |
|
|
|
|
|
2 |
|
|
1 / 2 |
|
|
|
ψ k (α) |
|
|
|
2 |
|
|
+ λ |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
tgϕ2 ,k = |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ω0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
, A2 ,k = |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
, |
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
λ − 1 / 2 |
|
|
|
|
ψk (α) |
|
|
|
|
2 |
|
|
2 |
|
|
|
ψk (α) |
|
|
|
2 |
|
|
λ − 1 / 2 |
|
|
|
ψk (α) |
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ϕ1,k |
|
= arctg |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ω0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
, ϕ2 ,k |
|
|
|
|
|
|
|
|
= arctg |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ω0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
. |
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
1 / 2 |
|
|
ψ k (α) |
|
|
|
2 |
|
+ λ |
|
|
|
|
|
|
|
|
λ − 1 / 2 |
|
|
|
ψk |
(α) |
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Тогда |
|
|
|
|
|
[ψ |
|
|
(0,α)]k −1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
[ψ |
|
|
(0,α)]k −1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
A |
|
|
k |
|
|
A |
|
|
|
|
|
|
|
|
1− jtgϕ |
2,s |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
A |
|
|
k |
|
|
|
A |
|
|
|
|
|
|
1+ jtgϕ |
2,s |
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
βk |
= |
|
|
|
1,k |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
∏ |
|
1,s |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
+ |
|
|
1,k |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
∏ |
|
|
|
|
|
1,s |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
. |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1− jtg |
ϕ |
1,k |
|
|
|
|
|
|
|
|
s=0 |
|
|
A2,s |
|
|
|
|
1− jtgϕ1,s |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1+ jtg |
ϕ |
1,k |
|
|
|
|
|
|
s=0 |
|
|
|
A2,s |
1+ jtgϕ1,s |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Или |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
A |
|
|
[ψ |
|
|
|
|
(0,α)]cosϕ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
cosϕ |
|
|
|
|
|
|
− j sinϕ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
k |
1,k |
|
|
|
k −1 |
|
|
2 ,s |
|
|
|
2 ,s |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
β5 ,k |
|
= |
|
|
|
|
1,k |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
∏Bs |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
+ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
cosϕ1,k |
− j sinϕ1,k |
|
|
|
|
|
|
|
cosϕ1,s |
|
|
|
− j sinϕ1,s |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
s=0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
A |
|
[ψ |
|
k |
(0,α)]cosϕ |
1,k |
|
|
k −1 |
|
|
cosϕ |
2 ,s |
+ j sinϕ |
2 ,s |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
+ |
|
|
|
|
|
1,k |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
∏Bs |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
cosϕ1,k + j sinϕ1,k |
|
|
|
|
|
|
s=0 |
|
|
|
cosϕ1,s + j sinϕ1,s |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
где Bs = |
|
A1,s |
|
|
|
cosϕ1,s |
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
A2 ,s |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
cosϕ2 ,s |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
Выполнив преобразования, получим |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
exp[j(ϕ1,s |
|
|
|
−ϕ2 ,s )]+ |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
β5 ,k |
|
|
= A1,k [ψk (0,α)]cosϕ1,k |
|
|
|
exp(jϕ1,k )∏k −1 |
Bs |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
+ A1,k [ψk (0,α)]cosϕ1,k exp(− jϕ1,k )∏k −1 |
s=0 |
|
exp[− j(ϕ1,s |
−ϕ2 ,s )]= |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Bs |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
s=0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
k −1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
k −1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||
= A1,k [ψk (0,α)]cosϕ1,k ∏Bs |
|
|
exp j ϕ1,k |
+ ∑(ϕ1,s |
−ϕ2 ,s ) + |
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
s=0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
s=0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
+ exp |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
k −1 |
(ϕ1,s |
−ϕ2 ,s |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
− |
j ϕ1,k |
|
|
|
+ ∑ |
|
|
) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
s=0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
k −1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||
= 2 A1,k [ψk (0,α)]cosϕ1,k |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
k −1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
cos ϕ1,k |
|
+ ∑(ϕ1,s |
−ϕ2 ,s ) ∏Bs . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
s=0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
s=0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Выражения для коэффициентов разложения модели ρ5 ,x (τ )= e−λ τ
(5.20)
(5.21)
(5.22)
(5.23)
(5.24)
cosω0τ для
различных ортогональных базисов зависят от принятых обозначений, представленных в таблице 5.2.
55
Принятые обозначения
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
A1,k |
|
|
|
|
|
|
Таблица 5.2 |
|||||||||||||||
№ |
ψk (τ ,γ / α) |
|
|
|
|
|
|
tgϕ1,k |
|
|
|
|
|
|
tgϕ2 ,k |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
A2,k |
|||||||||||||||||||||||||||||
1 |
Lk (τ ,α) |
|
|
|
|
|
|
ω0 |
|
|
|
|
|
|
ω0 |
|
|
|
|
|
|
α / 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
α / 2 |
|
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
α / 2 +λ |
|
|
|
|
|
|
|
λ−α / 2 |
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
α / 2 +λ |
|
|
|
|
|
|
λ−α / 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
α(2k +1) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
2 |
Legk (τ,α) |
|
|
|
|
|
|
ω0 |
|
|
|
|
|
|
ω0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
α(2k +1) |
||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
α(2k +1)+λ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
λ−α(2k +1) |
|
|
|
|
|
||||||||||
α(2k +1)+λ |
λ −α(2k +1) |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
α(k +1) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
3 |
Dk (τ ,α) |
|
|
|
|
|
|
ω0 |
|
|
|
|
|
|
ω0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
α(k +1) |
|||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
α(k +1)+λ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
λ−α(k +1) |
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
α(k +1)+λ |
|
|
|
|
λ−α(k +1) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
γ(4k +1)/ 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
4 |
P(−1 2,0)(τ,γ) |
|
|
|
|
|
|
ω |
|
|
|
|
|
|
ω0 |
|
|
|
|
|
γ(4k +1)/ 2 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
k |
|
γ(4k +1)/ 2 +λ |
|
|
λ −γ(4k +1)/ 2 |
|
|
γ(4k +1)/ 2 +λ |
|
|
|
|
λ −γ(4k +1)/ 2 |
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
γ(4k +3)/ 2 |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||
|
P(1 2,0)(τ,γ) |
|
|
|
|
|
|
ω |
|
|
|
|
|
|
ω0 |
|
|
|
|
|
γ(4k +3)/ 2 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
5 |
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
λ −γ(4k +3)/ 2 |
|
γ(4k +3)/ 2 +λ |
|
|
λ −γ(4k +3)/ 2 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
γ(4k +3)/ 2 +λ |
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
k |
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
γ (k + 1) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
6 |
P( 1,0 ) (τ,γ) |
|
|
|
|
|
|
ω0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ω0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
γ (k + 1) |
|
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
γ (k + 1)+ λ |
|
|
|
λ − γ (k + 1) |
|
|
|
γ (k + 1)+ λ |
|
|
|
|
λ − γ (k + 1) |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
k |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
γ (2k + 1) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
7 |
P( 0,0 ) (τ,γ) |
|
|
|
|
|
|
ω0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
ω0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
γ (2k + 1) |
|
||||||||||||||||||||||||||
|
|
γ (2k + 1)+ λ |
|
|
λ − γ (2k + 1) |
|
|
γ (2k + 1)+ λ |
|
|
|
λ − γ (2k + 1) |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
k |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
γ (2k + 3) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
8 |
P( 2,0 ) (τ,γ) |
|
|
|
|
|
|
ω0 |
|
|
|
|
|
|
|
ω0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
γ (2k + 3) |
|
||||||||||||||||||||||||||||
|
|
γ (2k + 3)+ λ |
|
|
λ − γ (2k + 3) |
|
|
γ (2k + 3)+ λ |
|
|
|
λ − γ (2k + 3) |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
k |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Втаблице 5.3 представлены выражения коэффициентов разложения модели
ρ5 ,x (τ )= e−λ τ cosω0τ .
|
Аналитические выражения коэффициентов разложения для 5 модели |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
β5,k |
|
|
|
|
Таблица 5.3 |
№ |
ψk (τ ,γ / α) |
|
|
|
|
|
− kϕ2 ,s ) |
|
||||
|
|
|
2 A1,k Bkk cosϕ1,k cos((k +1)ϕ1,k |
|
||||||||
1 |
Lk (τ ,α) |
|
|
|||||||||
|
Dk (τ ,α) |
|
|
|
|
|
k −1 |
|
|
k −1 |
|
|
2 |
2 A1,k |
cosϕ1,k |
cos ϕ1,k + |
∑(ϕ1,s −ϕ2 ,s |
) ∏Bs |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
s=0 |
|
|
s=0 |
|
|
Legk (τ,α) |
|
|
k |
|
|
k −1 |
|
|
|
k −1 |
|
3 |
(α,0 ) |
(τ,γ) |
2 A1,k |
(− 1) cosϕ1,k |
cos ϕ1,k |
+ ∑(ϕ1,s |
−ϕ |
2 ,s ) ∏Bs |
||||
|
Pk |
|
|
|
|
|
s=0 |
|
|
s=0 |
Для определения коэффициентов разложения 6 и 7 моделей
ρ6 ,7 ,x (τ )= e |
−λ |
|
τ |
|
|
|
|
λ |
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
sinω0 |
τ |
|
|
необходимо определить |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
cosω0τ ± |
ω0 |
|
|
|||||||||
|
|
|
λ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
∞ |
(τ ,α)[e−(λ− jωo )τ − e−(λ+ jωo )τ ]dτ . |
|||||||||
J = |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
∫ψk |
|||||||||
|
ψk |
(α) |
|
|
|
2 |
|
jω0 |
||||||||||||
|
|
|
|
|||||||||||||||||
2 |
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
Тогда
β6,7,k = β5,k ± J .
Сучетом (5.20), получим
(5.25)
(5.26)
56
J = |
λ |
[Wk (λ − jω0 )−Wk (λ + jω0 )]. |
2 ψk (α) 2 jω0 |
С учетом принятых обозначений (5.21) |
|
|
|
||||||||||||||
|
A1,k |
[ψk |
(0,α)]λ |
|
|
|
k −1 |
|
|
|
|
|
|
|
k −1 |
||
J = |
|
|
|
|
|
cos |
ϕ1,k |
∏Bs |
|
exp j ϕ1,k |
+ ∑(ϕ1,s |
||||||
|
|
jω0 |
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
s=0 |
|
|
|
|
|
|
|
s=0 |
||
|
|
|
|
|
|
k −1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
− exp − |
j ϕ1,k |
+ ∑(ϕ1,s |
−ϕ2 ,s |
) |
= |
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
s=0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
= |
2 A1,k [ψk (0,α)]λ |
A |
cosϕ |
|
sin ϕ |
|
+ k −1 (ϕ |
−ϕ |
|||||||||
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
ω0 |
|
|
1,k |
|
1,k |
|
|
|
1,k |
s=0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
∑ 1,s 2 ,s |
−ϕ2 ,s ) −
) ∏k −1 Bs .
s=0
(5.27)
(5.28)
Подставив выражение (5.28) в выражение (5.25), окончательно получим
β6 ,7 ,k
±λ
ω0
= 2 A |
[ψ |
(0,α)]cosϕ |
|
cos ϕ |
||
1,k |
k |
|
|
|
|
|
|
|
1,k |
1,k |
|||
|
|
k −1 |
|
|
|
k −1 |
sin ϕ1,k + |
∑(ϕ1,s |
−ϕ2 ,s |
) |
∏Bs . |
||
|
|
s=0 |
|
|
|
s=0 |
+ ∑k −1 (ϕ1,s |
−ϕ2 ,s |
) |
± |
s=0 |
|
|
(5.29) |
|
|
|
В таблице 5.4 представлены выражения коэффициентов разложения модели
ρ6 ,7 ,x (τ )= e |
−λ |
|
τ |
|
|
λ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
cosω0τ ± |
ω0 |
sinω0 |
τ |
|
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Аналитические выражения коэффициентов разложения для 6 и 7 моделей |
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 5.4 |
№ |
ψk (τ ,γ / α) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
β6,7,k |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
2 A |
|
|
Bk cosϕ |
1,k |
[cos((k +1)ϕ |
1,k |
− kϕ |
2,s |
)± |
|
||||||||
|
Lk (τ ,α) |
|
|
|
|
|
|
1,k |
k |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
1 |
|
|
|
± |
|
λ |
sin((k +1)ϕ1,k |
− kϕ2,s ) |
] |
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
ω0 |
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
k −1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2A1,k cosϕ1,k cos ϕ1,k |
+ |
∑(ϕ1,s −ϕ2,s ) ± |
|
||||||||||||||||
2 |
Dk (τ ,α) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
s=0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
λ |
|
|
|
|
|
|
k −1 |
|
|
|
|
k −1 |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
± |
|
|
|
|
sin ϕ1,k + ∑(ϕ1,s |
− |
ϕ2,s ) |
∏Bs |
|
|
||||||||||
|
|
|
ω0 |
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
s=0 |
|
|
|
|
s=0 |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
k |
|
|
|
|
|
k |
−1 |
|
|
|
|
|
|
Legk (τ,α) |
2 A1,k (− 1) cosϕ1,k cos ϕ1,k |
+ ∑ |
(ϕ1,s −ϕ2 ,s |
) ± |
||||||||||||||||||
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
s=0 |
|
|
|
|
|||
P(α,0 ) (τ,γ) |
|
|
λ |
|
|
|
|
|
k −1 |
|
|
|
|
|
k −1 |
|
|
|
|||||
|
|
± |
|
|
|
|
|
|
+ ∑(ϕ1,s |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
k |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ω0 |
|
|
|
s=0 |
|
|
|
|
s=0 |
|
|
|
Воспользовавшись предлагаемым подходом, с учетом принятых обозначений (см. таблицу 5.5), аналитические выражения коэффициентов разложения для типовых колебательных моделей корреляционных функций в ортогональных базисах СонинаЛагерра и Якоби (0,β ) представим в таблицах 5.6 и 5.7.
57
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Принятые обозначения |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 5.5 |
|
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
№ |
|
ψk (τ ,γ / α) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
tgφi ,k |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ai ,k |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
L(k1)(τ ,γ ), |
|
|
|
|
|
|
|
tgϕ1,k |
= |
|
|
|
ω0 |
|
; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
A1,k |
= |
|
|
|
|
1 |
; |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
λ +γ / 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
λ + γ / 2 |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
L(2 )(τ ,γ ) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ω0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
k |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
tgϕ2 ,k = λ −γ / 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
A2 ,k = λ − γ / 2 |
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
tgφ1,k |
= |
|
|
|
|
|
|
ω0 |
|
|
|
|
; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
A1,k |
|
= |
|
|
|
|
|
2γ (k + 1) |
; |
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
γ (2k + 1)+ λ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
γ (2k + 1)+ λ |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
( 0,1) |
τ γ |
|
|
|
|
tgφ |
|
= |
|
|
|
|
|
|
ω0 |
|
|
|
|
; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
A |
|
|
= |
|
|
|
|
|
2γ (k + 1) |
; |
|
|
|||||||||||||||||
|
2 |
|
Pk |
|
|
|
|
2 ,k |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
( , |
) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
γ (2k + 3)+ λ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 ,k |
|
|
|
|
γ (2k + 3)+ λ |
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
tgφ3 ,k = |
|
|
|
|
|
ω0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
A3 ,k = |
|
|
|
|
2γ (k + 1) |
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
γ (2k + 1)− λ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
γ (2k + 1)− λ |
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
B |
|
= |
A1,s |
|
cosϕ1,s |
|
; C |
|
= A A |
cosϕ |
|
|
|
cosϕ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
s |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
k |
1,k |
2 ,k |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
A3 ,s |
|
cosϕ3 ,s |
|
|
|
|
1,k |
2 ,k |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
tgφ1,k |
= |
|
|
|
|
|
|
ω0 |
|
|
|
|
; |
|
|
|
|
|
|
|
|
A1,k |
= |
γ (k + 1)(k + 2) |
; |
|
|
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
γ (2k + 1)+ λ |
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
γ (2k + 1)+ λ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
tgφ2 ,k |
= |
|
|
|
|
|
|
ω0 |
|
|
|
|
; |
|
|
|
|
|
|
|
|
A2 ,k |
|
= |
γ (k + 1)(k + 2) |
; |
|
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
γ (2k + 3)+ λ |
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
3 |
( 0,2 ) |
(τ,γ) |
|
|
|
|
γ (2k + 3)+ λ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
P |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ω0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
γ |
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
k |
|
|
|
|
|
|
tgφ3 ,k = |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
A3,k = |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
; |
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
γ (2k + 5)+ λ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
γ (2k + 5)+ λ |
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
tgφ4 ,k = |
|
|
|
|
|
ω0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
A4 ,k = |
|
γ (k + 1)(k + 2) |
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
γ (2k + 1)− λ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
γ (2k + 1)− λ |
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
B |
|
= |
A1,s |
|
|
cosϕ1,s |
|
; C |
|
= A |
|
A |
|
A |
cosϕ |
|
|
|
cosϕ |
|
|
cosϕ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
s |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
k |
|
|
1,k |
|
2 ,k |
3,k |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
A4 ,s |
|
|
cosϕ4 ,s |
|
|
|
|
|
1,k |
|
2 ,k 3,k |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
Аналитические выражения коэффициентов разложения для 5 модели |
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 5.6 |
|
|||||||
|
№ |
|
ψk (τ ,γ / α) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
β5,k |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
1 |
|
L(1)(τ ,γ ) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
γ 2 (k + 1)A 2 B k |
cos2 φ |
1,k |
|
cos[kφ |
2 ,k |
|
|
− |
(k + 2)φ ] |
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
k |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1,k |
|
k |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1,k |
|
|
|
|
||||||||
|
2 |
|
L(k2 )(τ ,γ ) |
|
|
|
|
|
|
|
γ 3 (k + 1)(k + 2) |
A 3 B k cos3 |
φ |
1,k |
cos[kφ |
2 ,k |
− (k + 3)φ |
1,k |
] |
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
1,k |
k |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
3 |
|
|
( 0,1) |
(τ,γ) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
+ϕ2 ,k |
|
|
k −1 |
(ϕ1,s |
|
|
+ |
ϕ3 ,s |
k −1 |
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
Pk |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 Ck (k + 1)cos ϕ1,k |
|
+ ∑ |
|
|
) ∏Bs |
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
s=0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
s=0 |
|
|
|
|
|||||
|
4 |
|
|
( 0,2 ) |
(τ,γ) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
+ϕ2 ,k |
|
|
|
|
|
|
|
|
k −1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
k −1 |
|
|
|
|
|||||||||
|
|
Pk |
|
|
|
|
|
|
|
4 Ck (2k + 3)cos ϕ1,k |
|
+ϕ3 ,k + ∑(ϕ1,s + |
ϕ4 ,s ) ∏Bs |
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
s=0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
s=0 |
|
|
|
|
58
|
Аналитические выражения коэффициентов разложения для 6 и 7 моделей |
|
||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 5.7 |
||||
№ |
ψk (τ ,γ / α) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
β6,7,k |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
γ |
2 (k + 1) A |
2 B k |
cos2 |
φ |
1,k |
[cos[kφ |
2 ,k |
− |
(k + 2)φ |
1,k |
]m |
|
||||||||||||||||
|
L(k1)(τ ,γ ) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1,k |
|
k |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
1 |
|
|
m |
|
|
λ |
|
sin[kφ2 ,k |
− (k + 2)φ1,k |
] |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
ω0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
γ 3 (k + 1)(k + 2) |
A |
3 B k cos3 φ |
1,k |
[cos[kφ |
2 ,k |
− (k |
+ |
3)φ |
1,k |
]m |
||||||||||||||||||||
|
L(2 )(τ ,γ ) |
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
1,k |
k |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
2 |
m |
|
λ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
k |
|
|
|
|
sin[kφ2 ,k − (k + 3)φ1,k ] |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
ω0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
2 Ck |
(k + 1) cos ϕ1,k |
+ϕ2 ,k |
+ ∑k −1 (ϕ1,s |
+ϕ3 ,s |
) |
± |
|
|
|
|||||||||||||||
3 |
P( 0,1) (τ,γ) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
s=0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
k −1 |
|
|
|
|
|
|||
|
k |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
λ |
|
|
|
|
|
|
k −1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
± |
|
|
|
sin ϕ1,k |
+ϕ2 ,k + ∑(ϕ1,s +ϕ3 ,s ) ∏Bs |
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
ω0 |
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
s=0 |
|
|
|
|
|
s=0 |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
4 Ck (2k |
+ 3) cos ϕ1,k + |
ϕ2 ,k |
+ϕ3 ,k + ∑k −1 (ϕ1,s +ϕ4 ,s |
) ± |
||||||||||||||||||||||||
4 |
P( 0,2 ) (τ,γ) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
s=0 |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
k −1 |
|
|
|
|
|||
|
k |
|
|
|
|
λ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
k −1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
± |
|
|
|
|
sin ϕ1,k +ϕ |
2 ,k |
+ϕ3,k + ∑(ϕ1,s |
+ϕ4 ,s |
) ∏Bs |
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
ω0 |
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
s=0 |
|
|
|
|
|
s=0 |
|
|
|
|
||||||||
|
Коэффициенты разложения |
|
βk могут быть представлены и в алгебраической |
форме. В качестве примера в таблице 5.8 представлены коэффициенты разложения в ортогональном базисе Лежандра для типовых моделей корреляционных функций.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 5.8 |
||||
№ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ρx (τ ) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
βk |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
k |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
e−λ |
|
τ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2α(2k + 1)∑CksCks+s (− 1)s |
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
λ +α |
(2s + 1) |
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
s=0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(1 + λ |
|
|
|
|
|
) |
|
|
|
k |
|
|
|
|
|
|
|
2λ +α(2s + 1) |
||||||||||||||
2 |
|
|
|
|
|
|
e−λ |
|
|
τ |
|
|
|
|
|
τ |
|
|
|
|
2α(2k + 1)∑Cks Cks+s (− |
1)s |
|
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
s=0 |
|
|
|
|
|
|
|
[λ +α(2s + 1)] |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(1 −λ |
|
|
|
|
|
) |
|
|
|
k |
|
|
|
|
|
|
|
α(2s + 1) |
|
|
|
|||||||||||
3 |
|
|
|
|
|
|
e−λ |
|
τ |
|
|
|
|
τ |
|
|
|
|
2α(2k + 1)∑Cks Cks+s (− 1)s |
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
s=0 |
|
|
|
|
|
|
|
[λ +α(2s + 1)] |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
(1 + λ |
|
+ λ2τ 2 / 3) |
k |
|
|
8λ2 + 9αλ(2s + 1)+α 2 (2s + 1)2 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
4 |
|
e−λ |
τ |
τ |
2α(2k + 1)∑Cks Cks+s (− 1)s |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
s=0 |
|
|
|
|
|
|
3[λ +α(2s + 1)] |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
k |
|
|
|
|
|
|
|
|
λ +α(2s + 1) |
|
||||
5 |
|
|
|
|
|
|
e−λ |
|
τ |
|
cosω τ |
|
|
|
2α(2k + 1)∑Cks Cks+s |
(− 1)s |
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
[λ +α(2s + 1)]2 +ω02 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
s=0 |
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
−λ |
|
τ |
|
|
|
λ |
|
|
|
|
|
|
|
|
k |
|
|
|
s |
|
|
|
2λ +α(2s + 1) |
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
s s |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
e |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2α(2k + 1)∑Ck Ck |
|
(− 1) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
6 |
|
|
|
|
cosω0τ + |
ω0 |
sinω0 |
τ |
|
|
+s |
|
|
[λ +α(2s |
+ 1)]2 +ω02 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
s=0 |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||
|
|
−λ |
|
τ |
|
|
|
λ |
|
|
|
|
|
|
|
|
k |
|
|
|
s |
|
|
|
|
α(2s + 1) |
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
s s |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
e |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2α(2k + 1)∑Ck Ck |
|
(− 1) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
7 |
|
|
|
|
cosω0τ − |
ω0 |
sinω0 |
τ |
|
+s |
|
|
[λ +α(2s |
+ 1)]2 +ω02 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
s=0 |
|
|
|
|
|
59
Алгебраические выражения для коэффициентов разложения типовых моделей корреляционных и ортогональных функций приведены в Приложении 10.
Воспользовавшись выражениями для оценки коэффициентов разложения, определим погрешности аппроксимации в соответствии с (5.17). На рисунке 5.3 представлены результаты оценки погрешности аппроксимации 5, 6 моделей с параметрами λ = 1, ω0 , α = 0,1961 ортогональными функциями Лежандра.
|
1 |
|
|
|
|
|
0.75 |
|
|
|
|
δ(n) |
0.5 |
|
|
|
|
|
0.25 |
|
|
|
|
|
0 |
0 |
10 |
20 |
30 |
|
|
|
|
n |
|
Рисунок 5.3 - Погрешность аппроксимации ортогональными функциями Лежандра
Из анализа рис. 5.3 видно, что при n → ∞ δ(n)→0 , т.е. выполняется равенство Парсеваля (см. лабораторную работу 1).
5.1.3. Определение параметра масштаба ортогональных функций
Как показали исследования значение погрешности аппроксимации, определяемой выражением (5.17), зависит от параметра масштаба [21].
В таблице 5.9 приведены результаты определения погрешности аппроксимации
нормированной корреляционной функции вида ρ |
x |
(τ ,λ |
5 |
,ω |
0 ,5 |
) = e−λ5 |
|
τ |
|
cos(ω |
τ ) при |
|
|
||||||||||
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
0 ,5 |
разных значениях m , в зависимости от отношения параметра ортогональных функ-
ций к показателю затухания исследуемых корреляционных функций – |
χ |
|
= |
γ |
для |
||
5 |
λ |
5 |
|||||
ортогональных базисов Якоби (α,0). |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
Из полученных результатов видно, что при выбранной модели корреляционной функции, μ = const , m = const , погрешность существенным образом зависит от χ ,
т.е. γ . Кроме того, наблюдаются локальные экстремумы погрешности, количество
которых зависит от m [21]. Следует отметить, что исследователя интересует значение параметра α , обеспечивающего минимум квадратической погрешности аппроксимации, т.е. определение глобального минимума.
Отметим, что точное решение задачи определения параметра масштаба в силу свойств ортогональных функций возможно лишь для ортогональных функций Лагер-
ра [22, 23].
Для этого необходимо решить уравнение относительно α
βm+1 =0 .
60
|
|
Относительная методическая погрешность аппроксимации |
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
НКФ δ(χ / m,μ) в ортогональном базисе Якоби (α,0) |
|
Таблица 5.9 |
|||||||||||||
ψk (τ ,γ / α) |
График методической погрешности |
|
|
|
|
||||||||||||
График методической погрешности |
|||||||||||||||||
|
|
|
(μ5 |
= 3,4,5; m = 2) |
|
|
(μ5 |
= 5; m = 3,4,5) |
|
|
|||||||
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.83 |
|
|
|
|
|
|
0.83 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
δ(χ,2,3) 0.67 |
|
|
|
|
|
|
δ(χ,3,5) 0.67 |
|
|
|
|
|
|
|
|
P(−1 2,0)(τ,γ) |
δ(χ,2,4) |
0.5 |
|
|
|
|
|
|
δ(χ,4,5) 0.5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
k |
|
δ(χ,2,5) 0.33 |
|
|
|
|
|
|
δ(χ,5,5) 0.33 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
0.17 |
|
|
|
|
|
|
0.17 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 0 |
0.83 |
1.67 |
2.5 |
3.33 |
4.17 |
5 |
0 0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
|
|
|
|
|
|
χ |
|
|
|
|
|
|
|
χ |
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.83 |
|
|
|
|
|
|
0.83 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
δ(χ,2,3) 0.67 |
|
|
|
|
|
|
δ(χ,3,5) 0.67 |
|
|
|
|
|
|
|
|
P(1 2,0)(τ,γ) |
δ(χ,2,4) |
0.5 |
|
|
|
|
|
|
δ(χ,4,5) 0.5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
k |
|
δ(χ,2,5) 0.33 |
|
|
|
|
|
|
δ(χ,5,5) 0.33 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
0.17 |
|
|
|
|
|
|
0.17 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 0 |
0.83 |
1.67 |
2.5 |
3.33 |
4.17 |
5 |
0 0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
|
|
|
|
|
|
χ |
|
|
|
|
|
|
|
χ |
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.83 |
|
|
|
|
|
|
0.83 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
δ(χ,2,3) 0.67 |
|
|
|
|
|
|
δ(χ,3,5) 0.67 |
|
|
|
|
|
|
|
|
P( 1,0 ) |
(τ,γ) |
δ(χ,2,4) |
0.5 |
|
|
|
|
|
|
δ(χ,4,5) 0.5 |
|
|
|
|
|
|
|
k |
|
δ(χ,2,5) 0.33 |
|
|
|
|
|
|
δ(χ,5,5) 0.33 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
0.17 |
|
|
|
|
|
|
0.17 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 0 |
0.83 |
1.67 |
2.5 |
3.33 |
4.17 |
5 |
0 |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
|
|
|
|
|
χ |
|
|
|
|
|
|
|
χ |
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.83 |
|
|
|
|
|
|
0.83 |
|
|
|
|
|
|
|
|
(τ,γ) |
δ(χ,2,3) 0.67 |
|
|
|
|
|
|
δ(χ,3,5) 0.67 |
|
|
|
|
|
|
||
( 0,0 ) |
δ(χ,2,4) |
0.5 |
|
|
|
|
|
|
δ(χ,4,5) 0.5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Pk |
δ(χ,2,5) 0.33 |
|
|
|
|
|
|
δ(χ,5,5) 0.33 |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
0.17 |
|
|
|
|
|
|
0.17 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 0 |
0.83 |
1.67 |
2.5 |
3.33 |
4.17 |
5 |
0 0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
|
|
|
|
|
|
χ |
|
|
|
|
|
|
|
χ |
|
|
|
61
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.83 |
|
|
|
|
|
|
|
0.83 |
|
|
|
|
|
|
|
δ(χ,2 |
,3) 0.67 |
|
|
|
|
|
|
δ(χ,3,5) 0.67 |
|
|
|
|
|
|
||
P( 2,0 ) (τ,γ) |
δ(χ,2 |
,4) |
0.5 |
|
|
|
|
|
|
δ(χ,4,5) |
0.5 |
|
|
|
|
|
|
k |
δ(χ,2 |
,5) 0.33 |
|
|
|
|
|
|
δ(χ,5,5) 0.33 |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
0.17 |
|
|
|
|
|
|
|
0.17 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 0 |
0.83 |
1.67 |
2.5 |
3.33 |
4.17 |
5 |
|
0 0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
|
|
|
|
|
χ |
|
|
|
|
|
|
|
χ |
|
|
|
Рассмотрим один из эмпирических способов определения параметра масштаба ортогональных функций, у которых μ(τ )= 1 [21]. Он основан на применении соот-
ношения неопределенности [51] |
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
ωэ,kτk(2,и) |
= |
π |
, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(5.30) |
|||||||||
|
|
|
|
∞ |
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
Wk* (jω) |
|
|
2 dω |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
где |
|
|
|
∫ |
|
|
|
- |
эквивалентная |
частота пропускания ортогонального |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
ωэ,k = |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
Wk* ( jω ) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
max |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
фильтра k-ого порядка; |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
Wk* (jω)= ∞∫φk (τ ,α)e− jωτ dτ - |
частотная характеристика ортогонального фильтра |
||||||||||||||||||||||||
k-ого порядка; |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
φk (τ ,α)= |
|
ψk (τ ,α) - импульсная переходная характеристика ортогонально- |
|||||||||||||||||||||||
|
ψ |
|
2 |
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
k |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
го фильтра k-ого порядка; |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
(2 ) = |
∞∫φk (τ ,α)dτ |
|
(0)/ φ |
|
(τ ,α) |
|
|
|||||||||||||||||
τ |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
=W * |
|
- |
длительность импульсной переходной |
||||||
|
|
|
|
|
(τ ,α) |
|
|
||||||||||||||||||
|
k ,и |
φ |
k |
|
|
|
|
k |
|
k |
max |
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
max |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
характеристики ортогонального фильтра k-ого порядка; |
|||||||||||||||||||||||||
Отсюда |
|
|
|
|
π |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
ωэ,k |
= |
|
|
|
|
|
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(5.31) |
|||||
|
|
|
2τk(2,и) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Заметим, что квадраты модуля частотных характеристик рассматриваемых ортогональных фильтров соответствуют квадратам модуля апериодического звена первого порядка (см. таблицу 4.2), импульсная характеристика которого определяется выражением
h (τ )= |
1 |
exp[−τ (2 )τ]. |
(5.32) |
|
τ (2 ) |
||||
k |
k ,и |
|
||
|
|
k ,и
Следовательно, можно записать, что для погрешности восстановления импульсной переходной характеристики при линейной интерполяции 2% [21]
62