Inscription / Connexion Nouveau Sujet
Niveau autre
Partager :

Décomposition en série de Fourier

Posté par
Sasuké-wall
04-03-10 à 14:09

Bonjour j'ai un exercice à faire mais ce n'est pas évident,je poste l'énoncé:

1.Reconstitution d'un signal

On donne u(t)=5+8sin(50t)+3sin(150t)+1.5sin(250t)+0.25sin(350t)

1.1.Déterminer la fréquence de u(t)
1.2.Déterminer la valeur moyenne de u(t)
1.3.Déterminer la valeur efficace du fondamental de u(t)
1.4.Déterminer la valeur efficace de u(t)
1.5.Tracer le spectre de Fourier de u(t)
1.6.Tracer u(t) à l'aide d'un tableur excel
1.7.Représenter sur la courbe précédente le fondamental de u(t)

Voila pour l'énoncé de la première partie.L'exercice est en trois part mais il me faut déjà réussir la première pour pouvoir aborder la suite donc voici mes réponses:

1.1.On sait que =2f donc d'aprés l'équation de départ on a: 50=2f d'ou f=(50)/(2)

1.2.La valeur moyenne de u(t)= 5 v d'après l'équation de départ.

1.3.La valeur efficace du fondamental et de 8 d'après l'équation de départ.

1.4.La valeur efficace de u(t)=û/2 mais on à pas û donc je ne comprend pas trop.

Pour les questions 1.5 et 1.6 je ne comprend pas comment on s'y prend pour tracer le spectre de Fourier de u(t)et pour tracer u(t).
Par conséquent je ne peux pas faire la 1.7.Voila si quelqu'un pouvait m'aider je lui en serait reconnaissant.
Merci d'avance.

Posté par
donaldos
re : Décomposition en série de Fourier 04-03-10 à 16:49

Pour la question 1.2, la valeur efficace n'est pas égale à l'amplitude.

Pour la question suivante, il faut revenir à la définition de la valeur efficace d'un signal périodique:

u_{eff}^2=\frac 1 T \Bigint\limits_0^{T} u^2(t){\rm{d}t

Il te faut donc calcul u^2(t) puis utiliser le fait que:

\Bigint\limits_0^{T} \sin(n\omega t)\sin(m\omega t){\rm{d}t =\frac 1 2 si n=m

et

\Bigint\limits_0^{T} \sin(n\omega t)\sin(m\omega t){\rm{d}t =0 si n\neq m

La dernière égalité te permet de supprimer un certain nombre de termes et le résultat final est assez simple.

Posté par
Sasuké-wall
re : Décomposition en série de Fourier 04-03-10 à 17:28

Pour la question 1.2,la valeur moyenne de u(t)j'ai trouvé 5.(je crois que tu as fait une erreur de frappe, vu que tu me parles de valeur efficace pour la question 1.2,à moins que ce soit moi qui n'ai pas compris).
Je ne vois pas d'autres réponse car en faite je me suis référer à mon cours ou à une équation typiquement pareil en exemple.Peut être que ce dont je me sers n'est pas le bon cours ou je sais pas trop donc si tu pouvais me réorienter pour la question 1.2 car à part 5 je ne vois vraiment pas d'autre réponse.
En me référant aux cours précédent l'amplitude dans le formule c'est pour un régime sinusoïdale non?
Ici comment on peut savoir si on est en régime sinusoïdale?

En tout cas si j'ai compris ce que tu m'as dit ça voudrait dire que la valeur moyenne de u=0 étant donné que l'on est en régime sinusoïdale?

Posté par
donaldos
re : Décomposition en série de Fourier 04-03-10 à 19:31

Non, c'est de ma faute : je voulais parler de la question 1.3 portant sur la valeur efficace du fondamental.

Le signal possède bien une composante continue (= valeur moyenne), ta réponse à la question 1.2 est correcte.

Posté par
Sasuké-wall
re : Décomposition en série de Fourier 04-03-10 à 21:15

D'accord,
D'après ce que j'ai compris, on utilise la première formule pour obtenir la valeur efficace du fondamental de u(t):

Donc dans notre équation de départ on met tout ce qui est du côté droit en facteur et on obtient:
T
sin(8*50t)sin(3*150t)=0 car  83?
  0

Donc la valeur efficace du fondamental serait égale à 5?

Je dois t'avouer que je ne comprend pas trop les formules

Posté par
donaldos
re : Décomposition en série de Fourier 05-03-10 à 10:24

Le fondamental est un signal sinusoïdal à part entière : 8\sin(50\pi t). Normalement, tu connais une formule simple qui te donne directement la valeur efficace d'un signal sinusoïdal, connaissant son amplitude.

Ce n'est qu'à la question 1.4 qu'il faut te ramener à la définition de la valeur efficace car le signal u(t) est plus complexe (sauf si bien sûr tu as une formule dans ton cours que tu peux appliquer directement ici...)

Posté par
Sasuké-wall
re : Décomposition en série de Fourier 05-03-10 à 14:03

La seule formule que j'ai retrouvé Seff=A/2

Donc la valeur efficace du fondamental serait de 8/2 c'est à dire 5,6 environ.

Après pour la question 1.4 je comprend pas avec les intégrales j'ai regardé dans mon cours mais il n'y à pas grand chose apparemment.Si tu pouvais me guider un peu plus

Posté par
donaldos
re : Décomposition en série de Fourier 05-03-10 à 18:43

Commence par calculer u^2(t).

Posté par
Sasuké-wall
re : Décomposition en série de Fourier 06-03-10 à 11:08

Alors:

u2(t)=25+64sin(50t)2+9sin(150t)2+2.25sin(250t)2+0.0625sin(350t)2.

Voila pour u2(t).

Posté par
donaldos
re : Décomposition en série de Fourier 06-03-10 à 12:06

Si c'était aussi simple, ça se saurait...

Tu as simplement mulptiplié chaque terme de la somme par lui-même!

Depuis quand (a+b)^2=a^2+b^2 ?

Posté par
Sasuké-wall
re : Décomposition en série de Fourier 06-03-10 à 13:55

Ha bah non, on utilise les identités remarquables!

Mais là c'est compliqué ça donne un truc comme ça:

u2(t)=(5+8sin(50t)+3sin(150t)+1.5sin(250t)+0.25sin(350t))2

Sauf que là on a pas une identité mais un truc plus compliqué et les sin sont gênant, donc je me retrouve de nouveau bloqué

Posté par
donaldos
re : Décomposition en série de Fourier 06-03-10 à 14:45

Quel que soit ton niveau, je pense que tu es censé savoir calculer:

\left(5+8\sin(50\pi t)+3\sin(150\pi t)+1.5 \sin(250 \pi t)+0.25 \sin(350\pi t)\right)\times \left(5+8\sin(50\pi t)+3\sin(150\pi t)+1.5 \sin(250 \pi t)+0.25 \sin(350 \pi t)\right)
 \\

non?

Posté par
Sasuké-wall
re : Décomposition en série de Fourier 06-03-10 à 15:16

Alors, ça donne:

(5+8sin(50t)+3sin(150t)+1.5sin(250t)+0.25sin(350t)*(5+8sin(50t)+3sin(150t)+1.5sin(250t)+0.25sin(350t))

=[25+40sin(50t)+15sin(150t)+7.5sin(250t)+1.25sin(350t))]+[40sin(50t)+8sin(50t)(8sin(50t))+(8sin(50t)(3sin(150t))+(8sin(50t)(1.5sin(250t))+(8sin(50t)(0.25sin(350t))]+[15sin(150t)+(3sin(150t)(8sin(50t))+(3sin(150t)(3sin(150t))+(3sin(150t))(1.5sin(250t))+(3sin(150t))(0.25sin(350t))]+[7.5sin(250t)+(1.5sin(250t))(8sin(50t))+(1.5sin(250t))(3sin(150t))+(1.5sin(250t))(1.5sin(250t))+(1.5sin(250t))(0.25sin(350t))]+[(1.25sin(350t))+(0.25sin(350t))(8sin(50t))+(0.25sin(350t))(3sin(150t))+(0.25sin(350t))(1.5sin(250t))+(0.25sin(350t))(0.25sin(350t))]

Voila je pense que c'est ça parce contre c'est assez fastidieux donc j'ai peut être fait des erreurs.
Si j'ai bien compris après on se sert des formules d'intégrales dont tu m'as parlé précédemment mais ce qui me gêne c'est comment on intègre tout ça?Je sais pas si comprend ce que je veux dire.

Posté par
donaldos
re : Décomposition en série de Fourier 06-03-10 à 15:31

Il faut maintenant intégrer cette expression mais en réalité peu importe que le résultat ci-dessus soit correct car la plupart des termes vont disparaître. On ne s'attend pas à ce que écrives tout le développement, il faut simplement justifier les simplifications.

Utilise les deux relations que je t'ai données dans mon premier message pour en déduire les termes de la somme qui s'annulent après intégration.

Posté par
Sasuké-wall
re : Décomposition en série de Fourier 06-03-10 à 15:51

Alors, on obtient:

[25+40sin(50t)+15sin(150t)+7.5sin(250t)+1.25sin(350t)]+[40sin(50t)+8]+[15sin(150t)+3]+[7.5sin(250t)+1.5]+[1.25sin(350t)+0.25]

Mais je suis pas sûr de moi

Posté par
donaldos
re : Décomposition en série de Fourier 06-03-10 à 16:00

D'où sortent tous ces termes? Il n'apparaissent pas dans l'expression de u^2(t) ...

Je te rappelle que le but est de faire disparaître des termes, pas d'en faire apparaître... ^^

Posté par
Sasuké-wall
re : Décomposition en série de Fourier 06-03-10 à 16:09

Bah j'ai intégré u2(t) et après j'ai appliqué les formules mais je crois que je n'ai pas compris comment il fallait intégrer tout ça

C'est pas bon du tout?

Ou il y a quand même des choses correcte?

Posté par
donaldos
re : Décomposition en série de Fourier 06-03-10 à 16:49

Je ne comprends pas ce que tu as fait.

Tout à l'heure, tu as calculé u^2(t) que tu as exprimé comme une (longue) somme. Certains termes de cette somme s'expriment comme le produit de deux fonctions sinusoïdales de fréquences différentes, d'autres comme le carré d'une fonction sinusoïdale.

J'espère que tu arrives à voir ça...

Je t'ai donné au début de ce fil deux formules qui permettent de déterminer quels termes disparaîtront lors du passage à l'intégrale.

Tout ce qu'il te reste à faire c'est de les isoler. Il n'y a aucun calcul supplémentaire à faire.

Posté par
Sasuké-wall
re : Décomposition en série de Fourier 06-03-10 à 16:58

Ha d'accord je crois que je suis parti dans un truc beaucoup plus compliqué que ça.

donc le produit de deux fonctions sinusoïdales de fréquences différentes s'annulent et le carré d'une fonction sinusoïdale est égale à 1/2 ça donne:

[25+40sin(50t)+15sin(150t)+7.5sin(250t)+1.25sin(350t))]+[40sin(50t)+1/2]+[15sin(150t)+1/2]+[7.5sin(250t)+1/2]+[1.25sin(350t)+1/2]

=[25+40sin(50t)+15sin(150t)+7.5sin(250t)+1.25sin(350t))]+40sin(50t)+15sin(150t)+[7.5sin(250t)+[1.25sin(350t)+(1/2)+(1/2)+(1/2)+(1/2)

=[25+40sin(50t)+15sin(150t)+7.5sin(250t)+1.25sin(350t))]+40sin(50t)+15sin(150t)+[7.5sin(250t)+[1.25sin(350t)+2

C'est bien ça?

Posté par
donaldos
re : Décomposition en série de Fourier 06-03-10 à 17:48

Presque, tu sais aussi que la valeur moyenne d'une fonction sinusoïdale sur une période est nulle. D'autres termes doivent disparaître...

Et par ailleurs, l'intégrale du carré d'une fonction sinusoïdale est effectivement égale à 1/2, mais il ne faut pas pour autant oublier son amplitude...

Posté par
Sasuké-wall
re : Décomposition en série de Fourier 06-03-10 à 17:57

Heu, alors si j'ai bien compris, ça donne:

[25+40sin(50t)+15sin(150t)+7.5sin(250t)+1.25sin(350t))]=0

il reste donc :

(40sin(50t)+15sin(150t)+[7.5sin(250t)+[1.25sin(350t))/2

là je suis vraiment vraiment pas sûr

Posté par
donaldos
re : Décomposition en série de Fourier 06-03-10 à 18:34

Tu as raison de ne pas être sûr, tu supprimes des termes au hasard.

On a \Bigint\limits_0^T \sin (n\omega t) {\rm d}t=0 : tous les termes s'exprimant simplement comme une fonction sinusoïdale disparaissent suite à l'intégration, tu es censé le savoir...

Et juste pour rappel, puisque ça n'a pas l'air de te choquer : la valeur efficace d'un signal périodique  est une constante, elle n'est pas censée s'exprimer sous la forme de fonctions dépendant du temps...

Reprends ton expression de 15h16 : supprime tous les termes dont la valeur est nulle après intégration. C'est censé être l'affaire d'une poignée de secondes.

Voici le résultat général que tu aurais pu avoir dans ton cours:

La valeur efficace d'un signal périodique s'écrivant sous la forme:

u(t) =a_0+ \Bigsum\limits_{n=1}^{+\infty} \left(a_n \cos (n \omega t)+ b_n \sin (n \omega t)\right)

vaut:

u_{eff}^2 = a_0^2 + \frac 1 2 \Bigsum\limits_{n=1}^{+\infty} \left(a_n^2 + b_n^2 \right)

Posté par
Sasuké-wall
re : Décomposition en série de Fourier 06-03-10 à 19:23

Je reprend donc mon expression de 15h16 et je supprime tout les termes dont la valeur est nulle après intégration,on à donc:


[25+40sin(50t)+15sin(150t)+7.5sin(250t)+1.25sin(350t))]+[40sin(50t)+8sin(50t)(8sin(50t)]+[15sin(150t)+(3sin(150t)(3sin(150t))]+[7.5sin(250t)+(1.5sin(250t))(1.5sin(250t))]+[1.25sin(350t)+(0.25sin(350t))(0.25sin(350t))]

D'après mon cours j'ai ceci:

s(t)=c0+cncos(2nft-n)

Après je t'avouerais que je ne comprend pas grand chose à cette formule

Posté par
donaldos
re : Décomposition en série de Fourier 06-03-10 à 19:38

Il te reste des fonctions \sin! On a dit qu'elles disparaissaient...

Quand aux termes en \sin^2 on les remplace par 1/2 puisque c'est leur valeur après intégration.

Posté par
donaldos
re : Décomposition en série de Fourier 06-03-10 à 19:43

Quant à l'expression de ton cours, il s'agit du développement d'une fonction en série de Fourier. Cette écriture est équivalente à celle de mon message de 18h34.

Posté par
Sasuké-wall
re : Décomposition en série de Fourier 06-03-10 à 19:46

Oui mais je crois que c'est à partir de là que je ne comprend pas

je tente par rapport à ce que tu m'as expliqué mais sans conviction:

25+8*(1/2)+3*(1/2)+1.5*(1/2)+(0.25*1/2)

Pour moi c'est ça je te dis ce que j'ai compris peut être que t'arrivera à me ré expliquer par la suite.

J'ai supprimer toute les fonctions sin puisqu'elle disparaissent eet ensuite pour les (1/2) j'ai gardé leurs amplitudes.

Désolé de te faire perdre du temps à cause de ça, car j'aimerais vraiment comprendre.

Posté par
donaldos
re : Décomposition en série de Fourier 06-03-10 à 20:04

C'est presque ça mais tu n'es pas assez attentif: de la même façon que l'on obtient des \sin^2, les amplitudes se trouvent également élevées au carré:

u_{eff}^2=5^2+\frac 1 2 (8^2+3^2+1.5^2+0.25^2)

Posté par
Sasuké-wall
re : Décomposition en série de Fourier 06-03-10 à 21:16

D'accord.Encore une fois je manque de rigueur.

Et à partir de tout ça comment on trace un spectre de fourier.Pas la solution mais une méthode car je ne la connais pas.

Posté par
donaldos
re : Décomposition en série de Fourier 06-03-10 à 23:17

On te demande d'associer à chaque composante fréquentielle constituant le signal u(t) l'amplitude de la sinusoïde correspondante.

Tu représentes ces information sur un graphique (avec la fréquence en abscisse et l'amplitude en ordonnée).

Le résultat doit ressembler à ceci (spectre d'amplitude) :

Posté par
Sasuké-wall
re : Décomposition en série de Fourier 07-03-10 à 11:35

J'obtiens ceci:

est ce correct?

Ensuite je dois tracer u(t) à l'aide d'un tableur là non plus je ne sais pas comment m'y prendre par contre je pense que si j'arrive à le faire je saurais ensuite représenter le fondamental de u(t).
Donc si vous pouviez m'aider pour tracer u(t)

Décomposition en série de Fourier

Posté par
donaldos
re : Décomposition en série de Fourier 07-03-10 à 12:21

Il s'agit de tracer un graphique sous Excel (une colonne pour la variable t, et une colonne pour u(t) (il faut bien entendu utiliser une formule)).

Mais il ne s'agit plus de physique...

Posté par
Sasuké-wall
re : Décomposition en série de Fourier 07-03-10 à 14:12

Mince je suis hors sujet alors.

Pour u(t) j'aurais eu tendance à la décomposer parce que la formule je ne vois pas ce que ça peut être,enfin si je pense que ça peut être celle de ton topic posté à 18h34 mais après...Je suis bloqué.

La variable t de toute façon c'est à moi de la choisir par exemple de 5 en 5 secondes?

Posté par
donaldos
re : Décomposition en série de Fourier 07-03-10 à 14:49

Oui c'est toi qui décide.

Mais quelle est la période du signal? Crois-tu vraiment que tu verras quelque chose en utilisant un pas de 5s?

Posté par
Sasuké-wall
re : Décomposition en série de Fourier 07-03-10 à 18:01

Bah pour une période on à généralement 2 après on établit une échelle par exemple 5 cm pour .

Après si ça ne convient pas je réglerais le pas soit j'agrandirais soit je réduirait.

Mais faut que je sache ce qu'il faut mettre dans la colonne du u(t) et à mon avis je ne met pas l'équation entière.Mais là je bloque pour le u(t)



Mentions légales - Retrouvez cette page sur l'île de la physique - chimie
© digiSchool 2024

Vous devez être membre accéder à ce service...

Pas encore inscrit ?

1 compte par personne, multi-compte interdit !

Ou identifiez-vous :


Rester sur la page

Désolé, votre version d'Internet Explorer est plus que périmée ! Merci de le mettre à jour ou de télécharger Firefox ou Google Chrome pour utiliser le site. Votre ordinateur vous remerciera !