Sciences Industrielles / Annexe: transformée de Laplace
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I - Transformation de Laplace

A. Définitions

B. Propriétés

C. Tableau des transformées de Laplace usuelles

D. Formes particulières: systèmes du premier ordre et du second

E. Transformation de Laplace inverse

1. exemple:

F. Intérêt de la transformation de Laplace

Transformation de Laplace

Définitions

Soit f une fonction de la variable réelle t définie sur R et supposée nulle pour t<O, on appelle transformée de Laplace de f, la fonction F définie par:

avec p une variable réelle ou complexe.

En pratique on utilise la transformée de Laplace restreinte qui ne s'applique aux fonctions causales (c'est à dire aux fonctions telles que pour ).

On définit la fonction existence ou fonction de Heaviside, telle que

Ainsi on ne calcule pas la transformée de Laplace de mais qui n'est définie que de

On note : , la transformée de Laplace de . est l'image de

Propriétés

unicité à il correspond unique
à il correspond unique
addition
linéarité
produit de convolution avec

produit de convolution

Dérivation dérivée première

dérivée seconde

dans la plupart des cas nous aurons

  démonstration:

par intégrations par parties

Intégration
  démonstration

Remarque importante: si les conditions initiales sont nulles (conditions d'Heaviside) alors:

Dériver dans le domaine temporel revient à multiplier par p dans le domaine symbolique (domaine de Laplace)

 Intégrer dans le domaine temporel revient à diviser par p dans le domaine symbolique.

théorème du retard
théorème de la valeur initiale
théorème de la valeur finale

Attention ce théorème n’est utilisable que si la fonction temporelle est convergente (le système étudié est stable).

Tableau des transformées de Laplace usuelles

Formes particulières: systèmes du premier ordre et du second

avec

avec

avec

   

Transformation de Laplace inverse

La transformation de Laplace inverse consiste à rechercher la fonction temporelle qui correspond à une fonction donnée.

Lorsque la fonction est sous la forme de fractions rationnelles en p , la méthode à utiliser est la décomposition en éléments simples, La fonction temporelle consiste alors en la recherche dans la table précédente de la transformée inverse de chaque fraction élémentaire. La fonction temporelle correspondante est la somme des fonctions temporelles élémentaires.

exemple:

Décomposition en éléments simples

On met sous la forme .

On résout en identifiant

on a donc

puis en recherchant dans la table:

Intérêt de la transformation de Laplace

La transformation de Laplace permet de remplacer une équation différentielle dans le domaine temporel par une équation polynomiale dans le domaine symbolique.

La recherche de la solution de l'équation différentielle se limite alors, à partir des racines du polynôme, à la recherche dans une table de la forme type de la solution.

 

Sciences Industrielles       P.S.I
Lycée Jacques Amyot       Auxerre
Papanicola Robert
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Dernière modification : 27 avril 1998.