Electricité Générale
Chapitre 1. Signaux analogiques et méthodes de calcul
Chapitre 2. Circuits et lois générales
Chapitre 3. Réponse d'un circuit
3.1. Fonction de transfert
3.2. Régimes transitoires
3.3. Système du premier ordre
3.4. Système du deuxième ordre
3.5. Transformation de Laplace
3.5.1. Transformation de Laplace
3.5.2. Transformation inverse
3.5.3. Calcul opérationnel, impédance
3.5.4. Prise en compte des conditions initiales
3.5.5. Résumé du cours
3.5.6. QCM
3.5.7. Exercices
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3.5.1. Transformation de Laplace

 

Ce chapitre n'a pas de prétentions mathématiques ; il utilise les notions

théoriques nécessaires pour utiliser la transformation de Laplace en électricité

A) Définition

Soit une fonction f(t) définie pour t > 0 et p un nombre complexe, la transformée de Laplace de f(t) est

la fonction http://public.iutenligne.net/electrotechnique/marty/Elec/fichiers/13_Laplace/Im/Im1.gif

On notera aussi F(p) = L [f(t)]

Cette transformation n'existe pas pour toute fonction car il faut que l'intégrale converge.

On peut dire qu'il faut que f(t) soit intégrable et qu'elle n'augmente pas "plus vite" qu'une exponentielle

lorsque t tend vers l'infini.

Remarque 1 : la variable de Laplace p est aussi notée s

Remarque 2 : l'origine de l'intégrale est prise à t = 0- pour prendre en compte des fonctions discontinues en t = 0.

B) Transformées des fonctions usuelles

Le tableau ci-dessous donne les transformées des fonctions usuelles :

Soit une impulsion de durée T et d'amplitude 1/T donc de surface unitaire, l'impulsion de Dirac

est la fonction obtenue en faisant tendre T vers 0

Un échelon unitaire est la fonction u(t) qui vaut 0 pour t < 0 et 1our t > 0

C) Propriétés

Linéarité

Soit f(t) et g(t) deux fonctions définies pour t > 0 et deux constantes K et K', on a :

L [K.f(t) + K'.g(t)] = K. L [f(t)] + K'. L [g(t)]

Théorème du Retard

Soit la fonction f(t).u(t) avec u(t) = 1 pour t > 0 , la fonction f(t-to).u(t-to) reproduit la fonction f(t) avec un retard to.

http://public.iutenligne.net/electrotechnique/marty/Elec/fichiers/13_Laplace/Im/Im9.gif

On a :

L [f(t-to).u(t-to)] = e(-to.p).L [f(t).u(t)]

Exemple 1: échelon retardé

Soit un échelon f(t) = E.u(t); on a L [f(t)] = E/p . Si nous retardons l'échelon de to, il vient :

http://public.iutenligne.net/electrotechnique/marty/Elec/fichiers/13_Laplace/Im/Im10.gif

L [f(t-to)] = E.e(-to.p)/p

Exemple 2 : impulsion

Soit l'impulsion représentée ci-dessous :

http://public.iutenligne.net/electrotechnique/marty/Elec/fichiers/13_Laplace/Im/Im11.gif

On peut écrire f(t) = E.u(t-t1) - E.u(t-t2) ; en utilisant la linéarité et le théorème du retard, il vient :

L [f(t)] = E.[ e(-t1.p)/p - e(-t2.p)/p]

Valeurs finales et initiales

On a : #########

Théorème de la dérivée

Soit f '(t) la dérivée par rapport au temps de la fonction f(t). On a :

L [f '(t) ] = p. L [f(t)] - f(0- )

Cette formule s'étend aux dérivées successives :

L [f "(t) ] = p². L [f(t)] - p.f(0- ) - f '(0- )

Si la fonction est nulle pour t < 0, on retrouve un résultat semblable à celui obtenu par la méthode complexe

en régime sinusoïdal : la transformée de la dérivée se déduit de celle de la fonction en la multipliant par p.

 

Théorème de l'intégrale

Soit g(t) la primitive de la fonction f(t) ; on a f(t) = dg/dt donc L [f(t)] = p.L [g(t)] -g(0- ) ou :

L [g(t) ] = L [f(t)]/p - g(0- )/p

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