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14.7 : 連続時間システムと離散時間システムの BIBO 安定性

システム安定性は信号処理の基本概念であり、畳み込みを使用して評価されることがよくあります。システムが有界入力有界出力安定、つまり BIBO 安定であると見なされるには、有界入力信号が有界出力信号を生成する必要があります。有界入力信号とは、どの時点でも係数が特定の定数を超えない信号です。

BIBO 安定性を判断するには、有界連続時間入力が線形時間不変 (LTI) システムに適用されたときに畳み込み積分を使用します。入力信号の有界性は定数で表され、畳み込み積分は出力が有界のままであるかどうかを判断するのに役立ちます。数学的には、畳み込み積分の被積分関数が有限である場合、出力も有限になることを意味します。具体的には、連続時間システムは、そのインパルス応答が積分可能である場合、つまりインパルス応答の絶対値の積分が有限であり、次のように表される場合、BIBO 安定です。

Equation1

この条件により、出力は任意の制限付き入力信号の範囲内に留まることが保証され、システムの安定性が確認されます。

同じ原則が離散時間システムに適用されます。離散時間システムの BIBO 安定性は、畳み込み級数の加算によって決定されます。離散時間システムにおいて、加算項が有限値である場合、出力は有限であり、インパルス応答が以下の式で示されるように加算可能である場合、システムは BIBO 安定であることを示します。

Equation2

言い換えれば、インパルス応答の絶対値の合計が有限であれば、システムは任意の制限された入力に対して制限された出力を生成し、BIBO 安定性を確認します。

BIBO 安定性の重要性は、制限された入力に対する出力が許容範囲内に留まるようにすることが極めて重要である実際のシステムへの適用にあります。畳み込みとインパルス応答積分の概念を理解して適用することは、連続時間領域と離散時間領域の両方で安定したシステムの設計および分析に不可欠です。

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BIBO StabilityContinuous time SystemsDiscrete time SystemsSignal ProcessingBounded input Bounded outputConvolution IntegralLinear Time Invariant LTIImpulse ResponseBounded OutputStability AnalysisIntegrable Impulse ResponseSummation SeriesReal world Systems

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