脉冲响应函数简析
脉冲响应原理
脉冲响应原理
脉冲响应原理是信号处理中一个重要的概念,用于描述系统对于输入信号脉冲的响应方式。它是通过输入一个单位脉冲信号,观察系统输出的响应,从而推导出系统对任意输入信号的响应。
在信号处理中,系统可以是一个滤波器、一个电路、一个传感器或者其他任何能够对输入信号进行处理并产生输出信号的装置。通过研究系统对单位脉冲信号的响应,我们可以得到系统的冲激响应函数,也称为脉冲响应函数。
系统的脉冲响应函数描述了系统对一个单位脉冲信号的处理过程。当输入信号为一个单位脉冲信号时,系统的输出信号就是脉冲响应函数对应时刻的值。通过对单位脉冲信号的不同延迟和幅度进行组合,我们可以得到系统对任意输入信号的响应。
脉冲响应函数通常用数学公式来表示。在离散时间信号处理中,脉冲响应函数通常是一个离散序列。而在连续时间信号处理中,脉冲响应函数通常是一个连续函数。
脉冲响应原理在实际应用中具有广泛的应用。例如,通过研究音频系统的脉冲响应函数,我们可以了解不同频率的音乐信号对系统音质的影响;通过研究电路的脉冲响应函数,我们可以了解系统对输入电压的稳定性和响应速度;通过研究滤波器的脉冲响应函数,我们可以了解滤波器对输入信号的频率特性。
总之,脉冲响应原理是信号处理中的重要概念,它描述了系统对输入信号脉冲的响应方式。通过对系统的脉冲响应函数的研究,我们可以了解系统对任意输入信号的响应方式。脉冲响应原理在实际应用中具有广泛的应用,对于理解和设计各种信号处理系统都具有重要意义。
脉冲响应函数
② 单位阶跃响应函数: 单位阶跃响应函数也是线性控制系统的一种数学模型。 它是在单位阶跃函数1(t)的作用下的输出响应h(t).
0, t 0 x(t ) 1(t ) 1, t 0
X ( s ) L[ x(t )] L[1(t )]
1 y ( s ) G ( s ), 则输出: s
G(s) -1 G(s) L[ g (t )dt ] , 即L [ ] g (t )dt s s
h(t ) g (t )dt
0
(t ) 或g (t ) h
Tuesday, November 27, 2018
6
小结
脉冲响应函数; 脉冲响应函数与传递函数之间的关系;
27, 2018
1 ( t ) dt 1 ,
1
(t )
0
2
t
脉冲响应函数
以下讨论线性控制系统在单位脉冲 (t ) 作用下的输出响 应g(t),称为脉冲响应函数。
L[ (t )] 1,Y ( s) 1 G(s),
y(t ) L1[Y (s)] L1[G(s)] g (t ) 故:
式中,g(t)是脉冲响应函数,上述两式称为卷积。
y(t ) x(t ) * g (t ) g (t ) * x(t ) 表示为:
经济学脉冲响应
经济学脉冲响应
经济学脉冲响应是指经济系统对于外部冲击的反应。这种反应可以是短期的,也可以是长期的。在经济学中,我们常常通过分析脉冲响应来了解经济系统的动态特征和内在机制。
脉冲响应分析的基本思想是通过给经济系统施加一个突发性的冲击,观察系统如何做出反应。这个冲击可以是政府的政策调整、外部环境的变化,或者其他的一些突发事件。通过分析脉冲响应,我们可以更好地了解经济系统的稳定性、灵敏性以及对外部冲击的适应能力。
在经济学中,脉冲响应分析主要应用于宏观经济领域。例如,在货币政策方面,央行可以通过调整利率来对经济系统施加冲击。通过分析脉冲响应,我们可以了解到利率变化对经济增长、通货膨胀以及其他宏观经济变量的影响。
在进行脉冲响应分析时,我们需要建立一个经济模型来描述经济系统的运行机制。这个模型可以是基于统计学方法的时间序列模型,也可以是基于经济理论的结构性模型。通过对模型进行估计和检验,我们可以得到经济系统对外部冲击的脉冲响应函数。
脉冲响应函数通常通过冲击响应函数或者冲击传导函数来表示。冲击响应函数描述了经济系统对一个单位冲击的瞬时反应,而冲击传导函数则描述了经济系统对冲击的持续影响。通过分析这些函数,
我们可以了解到经济系统的内在机制和动态特征。
脉冲响应分析在经济学研究中有着广泛的应用。例如,在宏观经济政策制定中,政策制定者可以通过分析脉冲响应来评估政策的效果和风险。在金融市场中,投资者可以通过分析脉冲响应来预测市场的波动和风险。在国际贸易中,通过分析脉冲响应,我们可以了解到贸易政策对不同国家经济的影响。
脉冲响应函数
脉冲响应函数
脉冲响应函数是指一种数学函数,可以用来描述系统如何响应一个脉冲输入,以及该输入如何影响系统的输出。当任意一个脉冲输入被应用到一个系统时,脉冲响应函数可以用来表示该系统的输出。脉冲响应函数有多种形式,其中最常见的形式是双曲正弦(hyperbolic sine)函数。此外,还有一些其他的脉冲响应函数,包括幂函数、双指数函数和正弦函数。
脉冲响应函数在工程领域中有着广泛的应用,其中最常见的应用是滤波,即使用脉冲响应函数来消除信号中的噪声或者干扰。与滤波相关的另一个应用是控制,即使用脉冲响应函数来控制信号的频率或者其他参数。
脉冲响应函数也可以用于信号检测,即使用脉冲响应函数来计算信号的频率、相位或者其他参数。此外,脉冲响应函数还被广泛应用于信号处理,包括消除信号中的噪声和干扰,以及改变信号的频率或其他参数。
总之,脉冲响应函数是一种数学函数,可以用来描述系统如何响应一个脉冲输入,以及该输入如何影响系统的输出。脉冲响应函数在工程领域中有着广泛的应用,包括滤波、控制、信号检测和信号处理等。
脉冲响应函数
脉冲响应函数
脉冲响应函数是一种动态控制系统的重要工具,它对动态控制系统的响应性能有重要影响。下面就脉冲响应函数进行详细介绍:
一、什么是脉冲响应函数
脉冲响应函数又称冲动响应函数,是指控制系统中给定脉冲输入后,控制系统的输出变化情况,以此来反映控制系统的动态性能。
二、脉冲响应函数对控制系统的重要影响
脉冲响应函数可以准确地反映控制系统的动态特性,可以清楚地表示出系统的调节能力、阻尼情况以及振荡频率等,反映了控制系统是否满足要求。
三、研究脉冲响应函数的方法
(1)模拟方法:模拟技术是研究脉冲响应函数最常用的方法,可以在发生器上给定某一脉冲信号,然后可以测量控制系统的输出信号在时间上的变化,从而形成脉冲响应函数。
(2)数学模型方法:建立控制系统模型,然后用数学方法研究脉冲传
播率,推导出脉冲响应函数。
(3)曲线拟合方法:此方法是以正弦或者多项式拟合的形式表示脉冲响应函数,通过曲线拟合可以得到脉冲响应函数的表示式。
四、研究中的关键要点
(1)建立正确的模型。
(2)优化脉冲响应函数特性。
(3)正确掌握脉冲响应函数在控制系统中的影响。
(4)选择合理的收敛算法来进行脉冲响应函数的计算。
五、总结
脉冲响应函数是控制系统中一种重要的性能指标,能够有助于我们了解一个控制系统的动态行为特点,为控制系统的改进及调试提供有用的参考。研究脉冲响应函数的主要方法有模拟方法、数学模型方法和曲线拟合方法。此外,研究脉冲响应函数时,还需要重点关注正确建立模型、优化脉冲响应函数特性、正确掌握脉冲响应函数在控制系统中的影响以及使用合理的收敛算法。
脉冲响应函数
从上式可以看出,g(t)是系统的脉冲响应函数,它等于系统传递函数的拉氏 反变换。g(t)与G(s)有一一对应的关系。g(t)也是线性控制系统的数学模型。
[例2-16]:设系统的脉冲响应函数是
1t
,g求(tG)(s)。4e 2
[解]:
1t
G(s) L[g(t)] L[4e 2 ]
4
8
s 1 2s 1
2
Friday, June 05, 2020
2
用脉冲响应函数表示输出
我们还可以不证明地表示出:利用脉冲响应函数,可以求出系统在任何输入 x(t)下的输出响应y(t)。
y(t)
x( )g(t )d 或
y(t)
g( )x(t )d
Friday, June 05, 2020
7
基本要求:
会列写控制系统中常用元件的数学模型以及根据系统的组成列写系统的微分方程; 根据微分方程求传递函数的方法; 熟悉绘制结构图和信号流图的方法; 熟悉由结构图和信号流图求取传递函数的方法 -结构图和信号流图的等效变换 -在结构图和信号流图上,用列方程的方法求传递函数 -梅逊公式
1(t)的作用下的输出响应h(t).
0,t 0 x(t) 1(t) 1,t 0 X (s) L[x(t)] L[1(t)] 1
简述脉冲响应函数和传递函数的关系
简述脉冲响应函数和传递函数的关系
脉冲响应函数和传递函数是控制系统中两个重要的概念。它们之间有着密切的关系,本文将从两者的定义、性质和联系三个方面进行阐述。
脉冲响应函数是指系统对单位脉冲信号的响应函数,通常用h(t)表示。传递函数是指系统的输入输出关系,通常用H(s)表示。在时域中,脉冲响应函数和传递函数之间的关系可以用卷积定理表示为: h(t) = L^{-1}[H(s)]
其中,L^{-1}表示拉普拉斯反变换。这个公式表明,脉冲响应函数是传递函数的拉普拉斯反变换,而传递函数是脉冲响应函数的拉普拉斯变换。因此,脉冲响应函数和传递函数是密切相关的。
脉冲响应函数和传递函数都具有一些重要的性质。脉冲响应函数具有线性性、时不变性和因果性等特点。传递函数具有线性性、时不变性、稳定性和因果性等特点。这些性质保证了系统的可靠性和稳定性。
脉冲响应函数和传递函数之间的联系可以用于系统的分析和设计。通过求解传递函数,可以得到系统的频率响应和稳定性等信息。而通过求解脉冲响应函数,可以得到系统的时域响应和阶跃响应等信息。这些信息对于系统的控制和优化具有重要的意义。
脉冲响应函数和传递函数是控制系统中两个重要的概念,它们之间有着密切的关系。脉冲响应函数是传递函数的拉普拉斯反变换,而传递函数是脉冲响应函数的拉普拉斯变换。通过求解脉冲响应函数和传递函数,可以得到系统的时域响应和频域响应等信息,这对于系统的分析和设计具有重要的意义。
脉冲响应函数cholesky
脉冲响应函数Cholesky
1. 概述
在信号处理和系统建模中,脉冲响应函数是一个重要的概念。它描
述了系统对突然输入的响应,是系统的重要特征之一。在实际应用中,我们常常需要利用脉冲响应函数来分析系统的性能和特性。Cholesky
分解则是一种用来求解线性方程组和矩阵求逆的数值方法。本文将介
绍脉冲响应函数与Cholesky分解的关系以及Cholesky分解在脉冲响应函数中的应用。
2. 脉冲响应函数的基本概念
脉冲响应函数是描述系统对突然输入的响应的函数。在信号处理中,我们经常用脉冲响应函数来描述系统对瞬变输入的响应。在时域中,
脉冲响应函数可以用冲激响应来描述,通常用h(t)表示。在频域中,
脉冲响应函数可以用系统的频率响应来表示,通常用H(ω)表示。
3. Cholesky分解的基本原理
Cholesky分解是一种将对称正定矩阵分解为下三角阵的方法。对于一个对称正定矩阵A,可以将其分解为A=LL^T,其中L为下三角矩阵。Cholesky分解的求解过程很简单,可以通过矩阵的迭代求解来实现。
4. 脉冲响应函数与Cholesky分解的关系
在实际系统中,我们经常需要利用脉冲响应函数描述系统的响应。而系统的响应可以通过系统的传递函数来描述。对于一个线性时不变系统,其传递函数与脉冲响应函数存在一定的关系。而计算传递函数的过程中,就需要用到Cholesky分解。
5. Cholesky分解在脉冲响应函数中的应用
在实际应用中,我们经常需要根据系统的脉冲响应函数来计算系统的传递函数。而计算传递函数的过程中,就需要用到Cholesky分解。Cholesky分解可以帮助我们快速且准确地求解系统的传递函数,从而进一步分析系统的性能和特性。
eviews脉冲响应函数的解释
Eviews脉冲响应函数的解释
脉冲响应函数是指系统在受到一个单位冲击时,对于单位冲击作出的反应。在经济学中,脉冲响应函数被用来研究某个变量对经济系统中其他变量的影响程度和时效性。Eviews作为一种广泛使用的统计分析软件,可以帮助经济学家和研究者对经济系统中的各种变量进行分析和建模,脉冲响应函数便是其中的重要工具之一。
在Eviews中,脉冲响应函数通常用来研究特定变量对其他变量的冲击效应。通过脉冲响应函数的计算和绘制,我们可以了解到一个变量受到冲击后,系统内其他变量的反应情况,进而帮助我们理解经济系统内部的相互作用和影响关系。
让我们看一下脉冲响应函数的计算过程。在Eviews中,我们需要先建立一个VAR模型(向量自回归模型),然后通过设定冲击方程的方式来进行脉冲响应函数的计算。脉冲响应函数的计算结果会以图形的方式呈现,一般来说,我们可以得到脉冲响应函数的几个关键信息,包括冲击的大小、影响的持续时间以及对其他变量的传导效应等。
接下来是关键的一步,我们需要解释脉冲响应函数的结果。通过观察和分析脉冲响应函数的图形,我们可以得出一些结论,比如冲击对其他变量的影响是正向还是负向,影响的持续时间有多长,以及冲击对整个系统的稳定性和平衡性是否产生了影响等。
对于经济学研究来说,脉冲响应函数的解释对于理解经济系统内部的复杂关联和作用至关重要。在实际应用中,我们可以通过对脉冲响应函数的分析,来预测和评估特定政策或经济变量对系统的影响,进而指导实际政策的制定和调整。
总结来说,Eviews脉冲响应函数是一种强大的工具,可以帮助我们揭示经济系统内部变量之间的影响关系和动态变化,对于经济学研究和政策制定具有重要的意义。
python脉冲响应函数
python脉冲响应函数
Python脉冲响应函数是数字信号处理中的一种常用函数,它用于系统的离散时间响应,通常用来表示以脉冲输入为信号时系统的响应情况。在本文中,我们将介绍Python脉冲响应函数并分步骤阐述其使用方法。
步骤1:了解脉冲响应函数
脉冲响应函数是一种线性时不变(LTI)系统在输入信号为单位脉冲函数时产生的响应函数。它是系统响应的一种描述方式,通常用来解决系统的特性问题。在数字信号处理中,系统响应通常可以用一组差分方程来表示。通过将单位脉冲函数作为输入信号,可以求得系统的脉冲响应函数。
步骤2:导入模块
在Python中实现脉冲响应函数需要导入相关模块,如numpy和matplotlib。我们可以使用以下代码导入这些模块:
```
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
```
步骤3:定义函数
接下来,我们需要定义脉冲响应函数。对于一个给定的差分方程系统,其脉冲响应函数可以通过对系统传递函数进行离散化操作来求得。这里以一阶低通滤波器为例,给出其差分方程和传递函数:$$y(k)=(1-a)x(k)+ay(k-1)$$
$$H(z)=\frac{1-a}{1-az^{-1}}$$
通过离散化操作,我们可以得到该系统的脉冲响应函数:
$$h(k)=a^{k}u(k)$$
其中,$u(k)$表示单位脉冲函数。我们可以将该函数用Python 代码表示出来,如下:
```
def impulse_response(a, n):
h = []
for i in range(n):
脉冲响应和单位脉冲响应
脉冲响应和单位脉冲响应
脉冲响应(Impulse Response)和单位脉冲响应(Unit Impulse Response)是信号处理中常用的概念。在本文中,我们将详细讨论这两个概念的含义、应用以及它们在信号处理中的作用。
脉冲响应函数通常用h(t)表示,其中t表示时间。脉冲响应函数可以是连续时间的,也可以是离散时间的,分别对应于连续时间系统和离散时间系统。脉冲响应函数描述了系统对单位脉冲信号的时域响应特性,包括振幅和相位的变化。
在信号处理中,脉冲响应函数是非常重要的,它可以用来计算系统对任意输入信号的响应。通过将输入信号与脉冲响应函数进行卷积运算,可以得到系统的输出信号。这个过程可以用数学公式表示为:y(t) = x(t) * h(t)
其中,x(t)表示输入信号,y(t)表示输出信号,*表示卷积运算。通过脉冲响应函数,我们可以了解系统对不同频率的输入信号的响应特性,从而分析系统的滤波性能和频率响应。
单位脉冲响应是脉冲响应的一种特殊情况,它是一个幅度为1、持续时间极短的单位脉冲信号。单位脉冲响应函数通常用δ(t)表示,在连续时间系统中,δ(t)表示连续时间单位脉冲信号;在离散时间系统中,δ(n)表示离散时间单位脉冲信号。单位脉冲响应函数描述了
系统对单位脉冲信号的响应特性。
单位脉冲响应函数在信号处理中的应用非常广泛。通过将输入信号与单位脉冲响应函数进行卷积运算,可以得到系统的输出信号。由于单位脉冲信号是一个理想的信号,它包含了所有频率的成分,因此通过单位脉冲响应函数可以分析系统的频率响应,了解系统对不同频率的输入信号的响应特性。
脉冲响应函数简析
3-2 脉冲响应函数
对于线性定常系统,其传递函数)(s Φ为
)()
()(s R s C s =Φ
式中)(s R 是输入量的拉氏变换式,)(s C 是输出量的拉氏变换式。
系统输出可以写成)(s Φ与)(s R 的乘积,即
)()()(s R s s C Φ= (3-1) 下面讨论,当初始条件等于零时,系统对单位脉冲输入量的响应。因为单位脉冲函数的拉氏变换等于1,所以系统输出量的拉氏变换恰恰是它的传递函数,即
)()(s s C Φ= (3-2) 由方程(3-2)可见,输出量的拉氏反变换就是系统的脉冲响应函数,用)(t k 表示,即
1
()[()]k t s -=Φ 脉冲响应函数)(t k ,是在初始条件等于零的情况下,线性系统对单位脉冲输入信号的响应。可见,线性定常系统的传递函数与脉冲响应函数,就系统动态特性来说,二者所包含的信息是相同的。所以,如果以脉冲函数作为系统的输入量,并测出系统的响应,就可以获得有关系统动态特性的全部信息。在具体实践中,与系统的时间常数相比,持续时间短得很多的脉动输入信号就可以看成是脉冲信号。
设脉冲输入信号的幅度为11t ,宽度为1t ,现研究一阶系统对这种脉动信号的响应。如
果输入脉动信号的持续时间t )0(1t t <<,与系统的时间常数T 相比足够小,那么系统的响应将近似于单位脉冲响应。为了确定1t 是否足够小,可以用幅度为12,持续时间(宽度)为
21t 的脉动输入信号来进行试验。如果系统对幅度为11t ,宽度为1t 的脉动输入信号的响应,与系统对幅度为12t ,宽度为21t 的脉动输入信号的响应相比,两者基本上相同,那么1t 就可以认为是足够小了。图3-3(a)表示一阶系统脉动输入信号的响应曲线;图3-3(c)表示一阶系统对脉冲输入信号的响应曲线。应当指出,如果脉动输入信号T t 1.01<(图3-3(b)所示),
脉冲响应函数
3-2 脉冲响应函数
对于线性定常系统,其传递函数)(s Φ为
)()
()(s R s C s =Φ
式中)(s R 是输入量的拉氏变换式,)(s C 是输出量的拉氏变换式。
系统输出可以写成)(s Φ与)(s R 的乘积,即
)()()(s R s s C Φ= (3-1) 下面讨论,当初始条件等于零时,系统对单位脉冲输入量的响应。因为单位脉冲函数的拉氏变换等于1,所以系统输出量的拉氏变换恰恰是它的传递函数,即
)()(s s C Φ= (3-2) 由方程(3-2)可见,输出量的拉氏反变换就是系统的脉冲响应函数,用)(t k 表示,即
1()[()]k t s -=Φ
脉冲响应函数)(t k ,是在初始条件等于零的情况下,线性系统对单位脉冲输入信号的响应。可见,线性定常系统的传递函数与脉冲响应函数,就系统动态特性来说,二者所包含的信息是相同的。所以,如果以脉冲函数作为系统的输入量,并测出系统的响应,就可以获得有关系统动态特性的全部信息。在具体实践中,与系统的时间常数相比,持续时间短得很多的脉动输入信号就可以看成是脉冲信号。
设脉冲输入信号的幅度为11t ,宽度为1t ,现研究一阶系统对这种脉动信号的响应。如
果输入脉动信号的持续时间t )0(1t t <<,与系统的时间常数T 相比足够小,那么系统的响
应将近似于单位脉冲响应。为了确定1t 是否足够小,可以用幅度为12t ,持续时间(宽度)为
21t 的脉动输入信号来进行试验。如果系统对幅度为11t ,宽度为1t 的脉动输入信号的响应,与系统对幅度为12t ,宽度为21t 的脉动输入信号的响应相比,两者基本上相同,那么1t 就可以认为是足够小了。图3-3(a)表示一阶系统脉动输入信号的响应曲线;图3-3(c)表示一阶系统对脉冲输入信号的响应曲线。应当指出,如果脉动输入信号T t 1.01<(图3-3(b)所示),
单位脉冲响应函数
单位脉冲响应函数
单位脉冲响应函数是一个系统对于单位脉冲输入信号所产生的响应函数。在信号处理和系统控制中,单位脉冲响应函数起着非常重要的作用,
它可以用于求解系统的响应,得到系统的传递函数,进行系统分析与设计等。具体地说,对于一个线性时不变系统,其单位脉冲响应函数可以表示
为系统对于单位脉冲输入信号的响应,即:
h(t)=L{δ(t)}。
其中,L表示拉普拉斯变换,δ(t)表示单位脉冲函数。根据卷积定理,该系统对于任意输入信号f(t)的响应可以表示为f(t)与h(t)的卷积:y(t)=f(t)*h(t)。
其中,*为卷积运算符。因此,如果已知系统的单位脉冲响应函数
h(t),就可以由上式求得系统对于任意输入信号的响应。
单位脉冲响应函数
单位脉冲响应函数
单位脉冲响应函数(unit impulse response function)是信号处理
领域中的一个重要概念。它用于描述线性时不变系统对单位脉冲输入信号
的响应。在本文中,我们将详细介绍单位脉冲响应函数的概念、性质和应用。
单位脉冲响应函数是指在输入信号为单位脉冲(即冲激)时,系统的
输出信号。单位脉冲是一个特殊的信号,其幅值为1,持续时间为无穷小,信号能量为有限。由于单位脉冲可以表示任意信号的线性组合,所以通过
了解系统对单位脉冲的响应,我们可以了解系统对任意输入信号的响应。
单位脉冲响应函数通常用h(t)表示,其中h(t)表示单位脉冲的响应,t表示时间。单位脉冲响应函数是系统的特征函数,可以从系统的输入输
出关系中得到。设系统的输入信号为x(t),输出信号为y(t),则系统可
以用微分方程或差分方程的形式表示为:
连续系统:y(t)=∫[h(τ)*x(t-τ)]dτ
离散系统:y[n]=Σ[h[k]*x[n-k]]
其中*表示卷积运算,τ和k分别表示积分和求和的变量。
1.系统的稳定性:如果单位脉冲响应函数h(t)对于所有t存在有界
值M,使得,h(t),≤M,则系统是稳定的。稳定性是判断系统能否产生
有限输出的重要性质。
2.系统的因果性:如果单位脉冲响应函数h(t)在t<0时为0,则系统
是因果的。因果性是指输出只取决于输入信号的过去状态。
3. 系统的线性性:如果输入信号x(t1)对应的输出为y(t1),输入信号x(t2)对应的输出为y(t2),则对于任意常数a和b,输入信号
ax(t1)+bx(t2)对应的输出为ay(t1)+by(t2)。线性性是指系统对于输入的线性组合具有相应的线性性质。
自动控制理论5第五节脉冲响应函数
A(t) 0,,tt
实际单位脉冲函数:
且 A(t)dtA (t) (t )
0
(t)
0, 1
t ,
00和tt , (t)dt 1 1,1
0
(t)
t
当0时,(t)(t)
6/6/2019
8
基本要求: 会列写控制系统中常用元件的数学模型以及根据系统的组成
列写系统的微分方程; 根据微分方程求传递函数的方法; 熟悉绘制结构图和信号流图的方法; 熟悉由结构图和信号流图求取传递函数的方法 -结构图和信号流图的等效变换 -在结构图和信号流图上,用列方程的方法求传递函数 -梅逊公式
回忆拉氏变换的卷积定理,有L[y(t)]=L[x(t)*g(t)],所以: Y(s)=X(s)G(s)
6/6/2019
4
单位阶跃响应函数
② 单位阶跃响应函数:
单位阶跃响应函数也是线性控制系统的一种数学模型。 它是在单位阶跃函数1(t)的作用下的输出响应h(t).
0,t 0
x(t)1(t)1,t 0
根据积分定理:当零初值时,有
L[g(t)d]tG (ss),则 L -1[G s (] s)g(t)dt
h(t) g(t)dt
或 g (t ) h(t )
6/6/2019
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3-2 脉冲响应函数
对于线性定常系统,其传递函数)(s Φ为
)()
()(s R s C s =Φ
式中)(s R 是输入量的拉氏变换式,)(s C 是输出量的拉氏变换式。
系统输出可以写成)(s Φ与)(s R 的乘积,即
)()()(s R s s C Φ= (3-1) 下面讨论,当初始条件等于零时,系统对单位脉冲输入量的响应。因为单位脉冲函数的拉氏变换等于1,所以系统输出量的拉氏变换恰恰是它的传递函数,即
)()(s s C Φ= (3-2) 由方程(3-2)可见,输出量的拉氏反变换就是系统的脉冲响应函数,用)(t k 表示,即
1
()[()]k t s -=Φ 脉冲响应函数)(t k ,是在初始条件等于零的情况下,线性系统对单位脉冲输入信号的响应。可见,线性定常系统的传递函数与脉冲响应函数,就系统动态特性来说,二者所包含的信息是相同的。所以,如果以脉冲函数作为系统的输入量,并测出系统的响应,就可以获得有关系统动态特性的全部信息。在具体实践中,与系统的时间常数相比,持续时间短得很多的脉动输入信号就可以看成是脉冲信号。
设脉冲输入信号的幅度为11t ,宽度为1t ,现研究一阶系统对这种脉动信号的响应。如
果输入脉动信号的持续时间t )0(1t t <<,与系统的时间常数T 相比足够小,那么系统的响应将近似于单位脉冲响应。为了确定1t 是否足够小,可以用幅度为12,持续时间(宽度)为
21t 的脉动输入信号来进行试验。如果系统对幅度为11t ,宽度为1t 的脉动输入信号的响应,与系统对幅度为12t ,宽度为21t 的脉动输入信号的响应相比,两者基本上相同,那么1t 就可以认为是足够小了。图3-3(a)表示一阶系统脉动输入信号的响应曲线;图3-3(c)表示一阶系统对脉冲输入信号的响应曲线。应当指出,如果脉动输入信号T t 1.01<(图3-3(b)所示),
则系统的响应将非常接近于系统对单位脉冲信号的响应。
这样,当系统输入为一个任意函数)(t r 时,如图3-4所示。那么输入量)(t r 可以用n 个连续脉冲函数来近似。只要把每一个脉冲函数的响应求出来,然后利用叠加原理,把每个脉冲函数的响应叠加起来,就可得到系统在任意输入函数)(t r 作用下的响应。