Zastosowania dekompozycji SVD-DFT. Część 1: Wprowadzenie do analizy częstotliwościowej dla układów niestacjonarnych

W pracy zawarto genezę i szczegółowy opis opracowanej przez autora metody do uproszczonej analizy dyskretnych, niestacjonarnych układów liniowych określonych na skończonym horyzoncie czasowym w dziedzinie częstotliwości. Artykuł rozpoczyna opis modelu matematycznego układu oraz jego transformacja do postaci operatorowej. W dalszej części analizowane są własności rozkładu według wartości szczególnych (SVD) operatora układu dyskretnego. Dalsza dyskretna transformata Fouriera wektorów rozkładu SVD oraz zastosowanie własności gęstości widmowej mocy dają podstawy do zdefiniowania przybliżonych charakterystyk Bodego: amplitudowej i fazowej. Jako podsumowanie powyższych rozważań dokonano przykładowej analizy numerycznej układu niestacjonarnego, będącego rezultatem zmiennej w czasie linearyzacji nieliniowego układu oscylacyjnego. Rezultaty porównano z wynikami dla odpowiednika stacjonarnego.

The paper develops tools and methods for linear time-varying, discrete-time systems analysis. Considerations begins from a theoretical background. There are definitions, theorems and numerical algorithms for evaluation of approximated Bode diagrams. The main method is based on Singular Value Decomposition (SVD), Discrete Fourier Transform (DFT) and Power Spectral Density (PSD) properties. Theoretical considerations are summarized by numerical example - analysis of linearized time-varying model of oscillatory element. Obtained results are compared with diagrams for similar linear time invariant system.