Synthèse Structurée BTS Électrotechnique
Cours Référentiel BTS
1. Définition & Table des Transformées Usuelles
La transformée de Laplace associe à une fonction temporelle $f(t)$ sa représentation symbolique complexe $F(p)$ :
$$F(p) = \mathcal{L}\{f(t)\} = \int_0^\infty f(t) e^{-pt} dt$$
**Tableau des transformées usuelles :**
- **Impulsion de Dirac $\delta(t)$** $\to 1$
- **Échelon $1(t)$** $\to \frac{1}{p}$
- **Rampe $t \cdot 1(t)$** $\to \frac{1}{p^2}$
- **Exponentielle $e^{-a t} \cdot 1(t)$** $\to \frac{1}{p+a}$
- **Sinus $\sin(\omega t)$** $\to \frac{\omega}{p^2 + \omega^2}$ ; **Cosinus $\cos(\omega t)$** $\to \frac{p}{p^2 + \omega^2}$
2. Propriétés Opérationnelles & Théorèmes Limites
- **Dérivation** : $\mathcal{L}\{f'(t)\} = p F(p) - f(0^+)$ (Transforme les équations différentielles en équations algébriques !).
- **Intégration** : $\mathcal{L}\{\int_0^t f(x)dx\} = \frac{F(p)}{p}$.
- **Théorème de la valeur initiale** : $\lim_{t \to 0^+} f(t) = \lim_{p \to \infty} [p F(p)]$.
- **Théorème de la valeur finale** : $\lim_{t \to \infty} f(t) = \lim_{p \to 0} [p F(p)]$.
3. Fonctions de Transfert $H(p)$ & Diagrammes de Bode
Un système linéaire invariant est caractérisé par sa fonction de transfert $H(p) = \frac{S(p)}{E(p)}$.
- **Premier ordre** : $H(p) = \frac{K}{1 + \tau p}$ (Pulsation de coupure $\omega_c = 1/\tau$).
- **Deuxième ordre** : $H(p) = \frac{K}{1 + \frac{2z}{\omega_0}p + \frac{p^2}{\omega_0^2}}$.
- **Diagramme de Bode** : tracé en échelle logarithmique de $G_{dB}(\omega) = 20 \log_{10} |H(j\omega)|$ et $\varphi(\omega) = \arg H(j\omega)$.
Méthode BTS : Inversion Symbolique par Laplace
Étape 1 : Exprimer la sortie symbolique $S(p) = H(p) \cdot E(p)$.
Étape 2 : Décomposer la fraction rationnelle en éléments simples simples (forme $\frac{A}{p} + \frac{B}{p+a}$).
Étape 3 : Déterminer les coefficients $A, B$ par identification ou calcul des résidus.
Étape 4 : Appliquer la transformée inverse terme à terme à l'aide du tableau usuel.