第七章2由差分方程求响应和卷积选读.ppt

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n=1时 n=2时 n=3时 n=4时 n4时 y(n)=0 y(n)的波形如图所示: 图解过程和连续信号卷积的过程完全类似! 1.可以结合图解的方法分区间求和; 2.卷积和的求解过程可以仿照连续信号求解卷积积分的解析方法求解 二.对位相乘求和法计算有限长序列的卷积和 n由小变大 n=2 三.查表计算卷积和 410页表7-1:因果序列的卷积和 7.7 解卷积 解卷积-已知y(n),h(n)确定x(n);或者已知y(n)、x(n)确定h(n)的过程。 对因果系统、因果序列: 对因果系统、因果序列: 同理: 离散时间LTI系统: h(n) ? 应用:血压计传感器、地震信号处理等检测系统 从y(n)、x(n)确定h(n)的问题称为“系统辨识” 离散时间LTI系统: ? ? 应用:雷达探测系统(课本P36页) 通信中的信道估计 勘探(地质勘探、石油勘探等) 反卷积的运算除了利用时域方法求解外,还可以利用后面将要学习的变换域方法求解。 作业 7-10 7-28 (6)(7)(8) 7-32 (3) 本章主要内容: 1.离散时间信号-序列 2.离散时间系统的数学模型 3.常系数线性差分方程的求解 4.离散时间系统的单位样值(冲激)响应 5.卷积 6.反卷积 差分方程与微分方程的转换 差分方程与 微分方程 : 例:RC低通滤波器 课后习题7-26 差分方程可以解决很多实际中的离散问题 习题7-27:海诺塔问题 例:讨论海诺塔(Tower of Hanoi),有n个直径不同,中心 有孔的圆盘,穿在一个木桩上,如图由大到小,最大的在下 面,现在要把它们近按原样搬到另一个木桩上,传递时: (1)每次在木桩之间传递1个 (2)传递时不允许大的在小的上面 若传递n个圆盘的次数为y(n),请列出方程,并求解 1 2 3 N-1个移动 N-1个移动 汉诺塔:汉诺塔(又称河内塔)问题是源于印度一个古老传说的益智玩具(也说起源于越南河內附近一個不知名小村庄的寺庙)。 在印度,有这么一个古老的传说:在世界中心贝拿勒斯(在印度北部)的圣庙里,一块黄铜板上插着三根宝石针。印度教的主神梵天在创造世界的时候,在其中一根针上从下到上地穿好了由大到小的64片金片,这就是所谓的汉诺塔。不论白天黑夜,总有一个僧侣在按照下面的法则移动这些金片:一次只移动一片,不管在哪根针上,小片必须在大片上面。僧侣们预言,当所有的金片都从梵天穿好的那根针上移到另外一根针上时,世界就将在一声霹雳中消灭,而梵塔、庙宇和众生也都将同归于尽。 假如每秒钟一次,共需多长时间呢? 需要5845亿年以上 7.4 常系数线性差分方程的求解 求解方法: 一、迭代法 利用迭代法可以很容易得到一些离散点的数值解,但是得到一个解析解不是很容易。实际中经常利用迭代法求出系统的边界值。 二、时域经典法 差分方程的时域经典求解与微分方程的求解过程完全一样: 方程的完全解=齐次解+特解 齐次解:由齐次方程的特征根的形式确定 特解:由输入序列的形式确定 通解中的待定系数:利用系统的边界值确定 系统边界值: 零输入响应边界值 零状态响应边界值 完全响应边界值 对右移序差分方程: 零输入响应边界值 零状态响应边界值 完全响应边界值 已知 迭代 已知或迭代 1、齐次解(零输入响应的求解) N阶差分方程: 齐次方程: 齐次解的形式: 2、特解 特解由差分方程右边自由项函数的形式决定 3、完全响应的分解 完全响应 的分解 : (齐次解加特解) 例题:已知系统的差分方程表达式为 (1)若边界条件y(-1)=0,求系统的完全响应 (2)若边界条件y(-1)=1,求系统的完全响应 7.5 离散时间系统单位样值响应 离散时间系统 x(n) y(n) 单位样值响应也称为单位冲激响应 单位样值响应的响应形式? 单位样值响应具有零输入响应的形式,也就是具有齐次解的响应形式 例题:系统的差分方程为: 求系统的单位函数响应。 例题:系统的差分方程为: 求系统的单位函数响应。 先求解如下差分方程的单位函数响应h1(n) 则所求单位函数响应为: 与连续时间系统相对应,离散时间系统同样可以利用卷积的方法,求解系统的零状态响应。 连续时间LTI系统: h(t) 零状态响应: 离散时间LTI系统: h(n) 零状态响应: 任意离散序列: 离散时间LTI系统: 7.6 卷积(卷积和) 卷积和: 离散时间LTI系统: h(n) 零状态响应: 卷积和服从交换律、分配律、结合律 序列与单位样值的卷积 一.卷积和的运算过程:变量替换、反褶、平移、相乘、求和。 举例:求解图示序列的自卷积。 变量替换、反褶 平移、相乘、求和 n由小变大 n-4时 y(n)=0 n=-4时 n=-3时 n=-2时

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