- 1、本文档共135页,可阅读全部内容。
- 2、有哪些信誉好的足球投注网站(book118)网站文档一经付费(服务费),不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
- 3、本站所有内容均由合作方或网友上传,本站不对文档的完整性、权威性及其观点立场正确性做任何保证或承诺!文档内容仅供研究参考,付费前请自行鉴别。如您付费,意味着您自己接受本站规则且自行承担风险,本站不退款、不进行额外附加服务;查看《如何避免下载的几个坑》。如果您已付费下载过本站文档,您可以点击 这里二次下载。
- 4、如文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“版权申诉”(推荐),也可以打举报电话:400-050-0827(电话支持时间:9:00-18:30)。
查看更多
1.5 系 统 的 描 述 1.5.1 系统模型 所谓系统模型是指对实际系统基本特性的一种抽象描述。根据不同需要,系统模型往往具有不同形式。以电系统为例,它可以是由理想元器件互联组成的电路图,由基本运算单元(如加法器、乘法器、积分器等)构成的模拟框图,或者由节点、传输支路组成的信号流图;也可以是在上述电路图、模拟框图或信号流图的基础上,按照一定规则建立的用于描述系统特性的数学方程。 这种数学方程也称为系统的数学模型。 如果系统只有单个输入和单个输出信号,则称为单输入单输出系统,如图1.5-1所示。如果含有多个输入、输出信号, 就称为多输入多输出系统 . 图 1.5-1 单输入单输出系统 图 1.5-2 多输入多输出系统 对于一个给定系统,如果在任一时刻的输出信号仅决定于该时刻的输入信号,而与其它时刻的输入信号无关,就称之为即时系统或无记忆系统;否则,就称为动态系统或记忆系统。 例如,只有电阻元件组成的系统是即时系统,包含有动态元件(如电容、 电感、 寄存器等)的系统是动态系统。 通常,把着眼于建立系统输入输出关系的系统模型称为输入输出模型或输入输出描述,相应的数学模型(描述方程)称为系统的输入输出方程。把着眼于建立系统输入、输出与内部状态变量之间关系的系统模型称为状态空间模型或状态空间描述,相应的数学模型称为系统的状态空间方程。 1.5.2 系统的输入输出描述 如果系统的输入、输出信号都是连续时间信号,则称之为连续时间系统,简称为连续系统。如果系统的输入、输出信号都是离散时间信号,就称为离散时间系统,简称离散系统。 由两者混合组成的系统称为混合系统。 1. 系统的初始观察时刻 在系统分析中,将经常用到“初始观察时刻t0”或“初始时刻t0”一词,它包括两个含义。含义之一是以t0时刻为界,可将系统输入信号f(t)区分为f1(t)和f2(t)两部分,即 2. 连续系统输入输出方程 例 1.5-1 简单力学系统如图1.5-3所示。在光滑平面上,质量为m的钢性球体在水平外力f(t)的作用下产生运动。设球体与平面间的摩擦力及空气阻力忽略不计。将外力f(t)看作是系统的激励, 球体运动速度看作是系统的响应。 根据牛顿第二定律,有 图 1.5-3 力学系统 例 1.5-2 图1.5-4是一个电路系统。其中,电压源us1(t)和us2(t)是电路的激励。若设电感中电流iL(t)为电路响应,则由基尔霍夫定律列出节点a的支路电流方程为 如果描述连续系统输入输出关系的数学模型是n阶微分方程,就称该系统为n阶连续系统。当系统的数学模型为n阶线性常系数微分方程时,写成一般形式有 式中,f(t)是系统的激励,y(t)为系统的响应,an=1。方程中 , 。 若要求解n阶微分方程,还需要给定n个初始条件y(0),y′(0),…, y(n-1)(0)。 单位阶跃信号时移t0后可表示为 注意: 信号ε(t)在t=0处和ε(t-t0)在t=t0处都是不连续的。 图 1.4-2 单边信号和区间分段信号 图1.4-2(a)和(b)所示的单边信号f1(t)和f2(t): 而图1.4-2(c)所示的区间分段信号f3(t)为 可应用几个不同时移的单位阶跃信号把f3(t)表示为 1.4.2 连续时间冲激信号 当Δ→0时,矩形脉冲的宽度趋于零,幅度趋于无限大, 而其面积仍等于1。我们将此信号定义为连续时间单位冲激信号, 简称单位冲激信号或δ函数,用δ(t)表示,即 图 1.4-3 单位冲激信号 δ函数的另一种定义是: 定义表明δ函数除原点以外,处处为零,但其面积为1。 (高斯函数序列 ) (取样函数序列) (双边指数函数序列) 1.4.3 广义函数和δ函数性质 作为常规函数,在间断点处的导数是不存在的。除间断点外, 自变量t在定义域内取某值时,函数有确定的值。但前面介绍的单位阶跃信号ε(t)在间断点处的导数是单位冲激信号,δ函数在其惟一不等于零的点t=0处的函数值为无限大。显然,这些结论是与常规函数的定义相违背的, 或者说, 信号ε(t)和δ(t)已经超出了常规函数的范畴, 故对这类函数的定义和运算都不能按通常的意义去理解。人们将这类非常规函数称为奇异函数或广义函数。 1. 广义函数的基本概念 如果把普通函数y=f(t)看成是对定义域中的每个自变量t, 按一定的运算规则f指定一个数值y的过程,那么,可以把广义函数g(t)理解为是对试验函数集{φ(t)}中的
文档评论(0)