信号与系统笔记(4-4)复频域分析

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Author:AXYZdong
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一、微分方程变换解

解:微分方程两边取拉氏变换,可得:
( s 2 + 5 s + 6 ) Y ( s ) − s y ( 0 − ) − y ′ ( 0 − ) − 5 y ( 0 − ) = ( 2 s + 10 ) F ( s ) (s^2+5s+6)Y(s)-sy(0_-)-y'(0_-)-5y(0_-)=(2s+10)F(s) (s2+5s+6)Y(s)sy(0)y(0)5y(0)=(2s+10)F(s)
整理:
Y ( s ) = s + 6 s 2 + 5 s + 6 + 2 s + 10 s 2 + 5 s + 6 ⋅ F ( s ) Y(s)=\\fracs+6s^2+5s+6+\\frac2s+10s^2+5s+6\\cdot F(s) Y(s)=s2+5s+6s+6+s2+5s+62s+10F(s)
故: Y X ( s ) = s + 6 s 2 + 5 s + 6 = 4 s + 2 + − 3 s + 3 , Y f ( s ) = 2 s + 10 s 2 + 5 s + 6 = − 6 s + 2 + 2 s + 3 + 4 s + 1 Y_X(s)=\\fracs+6s^2+5s+6=\\frac4s+2+\\frac-3s+3,Y_f(s)=\\frac2s+10 s^2+5s+6=\\frac-6s+2+\\frac2s+3+\\frac4s+1 YX(s)=s2+5s+6s+6=s+24+s+33,Yf(s)=s2+5s+62s+10=s+26+s+32+s+14
零状态响应: y f ( t ) = ( 2 e − 3 t + 4 e − t − 6 e − 2 t ) ϵ ( t ) y_f(t)=(2e^-3t+4e^-t-6e^-2t)\\epsilon(t) yf(t)=(2e3t+4et6e2t)ϵ(t)
零输入响应: y X ( t ) = ( 4 e − 2 t − 3 e − 3 t ) ϵ ( t ) y_X(t)=( 4e^-2t-3e^-3t)\\epsilon(t) yX(t)=(4e2t3e3t)ϵ(t)
全响应: y ( t ) = ( − e − 3 t + 4 e − t − 2 e − 2 t ) ϵ ( t ) y(t)=(-e^-3t+4e^-t-2e^-2t)\\epsilon(t) y(t)=(e3t+4et2e2t)ϵ(t)

二、系统函数

系统函数定义为:
H ( s ) = Y f ( s ) F ( s ) = B ( s ) A ( s ) H(s)=\\fracY_f(s)F(s)=\\fracB(s)A(s) H(s)=F(s)Yf(s)=A(s)B(s)

它只与系统的结构、元件的参数有关,而与激励、初始状态无关。

y f ( t ) = h ( t ) ∗ f ( t ) ⟶ Y f ( s ) = L [ h ( t ) ] F ( s ) y_f(t)=h(t)*f(t) \\longrightarrow Y_f(s)=\\mathcalL[h(t)]F(s) yf(t)=h(t)f(t)Yf(s)=L[h(t)]F(s)

三、系统的s域框图


例:

解:设左边加法器输出为: X ( s ) X(s) X(s)

则: X ( s ) = F ( s ) − 5 s − 1 X ( s ) − 4 s − 2 X ( s ) X(s)=F(s)-5s^-1X(s)-4s^-2X(s) X(s)=F(s)5s1X(s)4s2X(s)
Y ( s ) = X ( s ) + 4 s − 2 X ( s ) Y(s)=X(s)+4s^-2X(s) Y(s)=X(s)+4s2X(s)
可得: X ( s ) = s 2 s 2 + 5 s + 4 F ( s ) X(s)=\\fracs^2s^2+5s+4F(s) X(s)=以上是关于信号与系统笔记(4-4)复频域分析的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章

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