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Découplage du système

La simplification des données du problèmes entraine un certain nombre de substitutions dans les différentes équations nous utilisons. En conséquence, nous définissons un ensemble simple dont les éléments correspondent à toutes les simplification auxquelles nous allons procéder. L'ensemble pulse correspond aux notations tex2html_wrap_inline850 et tex2html_wrap_inline852 que nous nommerons respectivement omega[0] et omega[1] (Maple ne fournit pas facilités pour noter des symboles particuliers telque tex2html_wrap_inline930 , tex2html_wrap_inline932 etc. C'est pourquoi nous utilisons omega[0] pour tex2html_wrap_inline850 et omega[1] pour tex2html_wrap_inline852 ).

> simple:={k_1=k_0,k_2=k_0,m_1=m,m_2=m};
> pulse:={k_0+2*k=omega[1]^2*m, k_0=omega[0]^2*m};

L'ensemble des valeurs et des vecteurs propres de W est obtenue à l'aide de la fonction eigenvects.

> eigenvects(subs(simple,op(W)));

equation245

Ce qui s'interprète de la façon suivante: tex2html_wrap_inline940 et tex2html_wrap_inline942 sont les deux vecteurs propres de W et leurs valeurs propres associées sont respectivement tex2html_wrap_inline946 et tex2html_wrap_inline948 .

Nous notons les vecteurs propre tex2html_wrap_inline950 et tex2html_wrap_inline952 de W, et tex2html_wrap_inline956 , tex2html_wrap_inline958 les valeurs propres associées. Les propriétés des éléments propres de W sont résumées par la relation matricielle:

equation253

Si on note tex2html_wrap_inline836 la matrice dont les colonnes sont constituées respectivement de tex2html_wrap_inline950 et de tex2html_wrap_inline952 (i.e. tex2html_wrap_inline968 ), alors tex2html_wrap_inline836 constitue une matrice de passage qui diagonalise W.

equation266

Le système différentiel original s'écrit alors:

equation272

On pose symboliquement alors tex2html_wrap_inline974 (i.e. tex2html_wrap_inline976 ) et le nouveau système différentiel s'écrit:

equation300

Autrement dit, le système est à présent découplé, c'est-à-dire constitué de deux équations différentielles indépendante l'une de l'autre.

equation311

En conclusion, le changement de variable judicieux est celui que nous notons chang. Le changement de variable inverse est noté quant à lui chang_inv.

> chang:={u1(t)=w1(t)+w2(t),u2(t)=w1(t)-w2(t)};
> chang_inv:=solve(chang,{w1(t),w2(t)});

Il ne reste qu'à faire apparaître w1 et w2 dans les équations différentielles dyn_1 et dyn_2, puis à additionner et soustraire les deux équations pour obtenir le système final:

> subs(chang union simple,{dyn_1,dyn_2});
> expand(");
> newdyn:={(op(1,")-op(2,"))/2,(op(1,")+op(2,"))/2};

displaymath922

La résolution de ce système différentielle se fait aisément avec la fonction dsolve:

> dyn_sol:=dsolve(newdyn,{w1(t),w2(t)});

displaymath923

Nous faisons apparaître les pulsations tex2html_wrap_inline850 et tex2html_wrap_inline852 par substitution, puis nous reportons ces valeurs calculées dans les expressions de tex2html_wrap_inline812 et tex2html_wrap_inline814 .

> subs(pulse,dyn_sol):
> real_dyn_sol:=subs(",chang);

eqnarray357


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Stephan Tassart
Thu Feb 6 17:52:21 MET 1997