Tijdsdomeinmethoden

Tijdsdomeinmethoden zijn analysemethoden, berekeningen en algoritmen die direct werken met tijd als variabele, in tegenstelling tot methoden die via frequentiecomponenten of transformatiemethoden opereren. Ze worden toegepast in signaalverwerking, regeltechniek en de modellering van dynamische processen waar tijdsverloop centraal staat.

In signaalverwerking en regeltechniek richten tijdsdomeinmethoden zich op de tijdrespons van systemen. Een lineair tijdinvariant systeem kan worden beschreven door een impulspulsrespons en de output is de convolutie van de input met die impulspulsrespons. In de discrete tijd verdwijnen deze concepten in verschilvergelijkingen en digitale filters die reageren op huidige en voorgaande samples. Voor modellering komen in de tijddomijn vaak ARX-/ARMAX-modellen en state-space-representaties voor.

In de numerieke oplossing van differentiaalvergelijkingen en dynamische systemen worden tijdsdomeinmethoden gebruikt om systemen stap voor stap in de tijd te simuleren. Bekende methoden zijn de expliciete en impliciete Euler-methoden en de Runge-Kutta-methoden, waaronder RK4. De Finite Difference Time Domain (FDTD) methode discretiseert zowel ruimte als tijd en wordt veel toegepast bij elektromagnetische en akoestische simulaties.

Toepassingen en kenmerken: tijdsdomeinmethoden bieden een intuïtieve interpretatie van de tijdsrespons en zijn geschikt voor niet-lineaire of niet-stationaire processen. Nadelen kunnen bestaan uit beperkte efficiëntie bij stijfheidsproblemen en gevoeligheid voor sampling en tijdstapkeuzes. Voorbeelden van toepassingsgebieden zijn spraak en audio, procescontrole, elastomechanica en kabeldiagnostiek (tijdsdomein reflectometrie).