常用拉普拉斯变换总结
拉普拉斯变换表
拉普拉斯变换表拉普拉斯变换是一种非常重要的数学工具，它在物理、工程、数学、经济等领域均有广泛的应用。
本文将详细介绍拉普拉斯变换的定义、性质、公式表、逆变换及其应用方面的内容。
一、拉普拉斯变换的定义拉普拉斯变换是一种数学工具，用于将一个函数f(t)在复数域上进行变换。
拉普拉斯变换L{f(t)}的定义如下：L{f(t)}=F(s)=∫_0^∞e^(-st)f(t)dt其中，s是复数域上的变量，f(t)是定义在[0,∞)上的函数。
式中的e^-st可以看作是一个因子，它起到了对f(t)作拉普拉斯变换的影响作用。
二、拉普拉斯变换的性质(1)线性性：L{af(t)+bg(t)}=aL{f(t)}+bL{g(t)}其中，a和b为任意常数。
(2)时移性：L{f(t-k)}=e^(-ks)F(s)其中，k为任意实数。
(3)尺度变换：L{f(at)}=1/aF(s/a)其中，a为任意实数，a≠0。
(4)复合性：若F(s)=L{f(t)}，G(s)=L{g(t)}，则L{f(g(t))}=F(G(s))。
(5)初值定理：lim_(t→0^+)f(t)=lim_(s→∞)sF(s)(6)终值定理：lim_(t→∞)f(t)=lim_(s→0^+)sF(s)三、拉普拉斯变换表以下是一些常用的函数的拉普拉斯变换表。
f(t) F(s)t^n n!/s^(n+1)e^at 1/(s-a)sin(at) a/(s^2+a^2)cos(at) s/(s^2+a^2)1 1/st 1/s^2(t^n)e^at n!/(s-a)^(n+1)u(t-a) e^(-as)/sexp(-at)u(t) 1/(s+a)1-exp(-at)u(t) 1/(s(s+a))1/(a+t) exp(-as)δ(t-a) e^(-as)t^n u(t) n!/s^(n+1)t^n exp(-at)u(t) n!/(s+a)^(n+1)(t^n sin(bt))u(t) nb^s/(s^2+b^2)^(n+1)(t^n cos(bt))u(t) s^n/(s^2+b^2)^(n+1)其中，δ(t)表示狄拉克函数，u(t)即单位阶跃函数。
常用拉普拉斯变换及反变换
419附录A 拉普拉斯变换及反变换1.表A-1 拉氏变换的基本性质 齐次性)()]([s aF t af L =1线性定理叠加性)()()]()([2121s F s F t f t f L ±=±一般形式=−=][′−ٛ−=−=−−−−=−∑11)1()1(1222)()()0()()(0)0()(])([)0()(])([k k k k nk k n n n n dt t f d t f f s s F s dt t f d L f sf s F s dt t f d L f s sF dt t df L M ）（ 2微分定理初始条件为0时)(])([s F s dtt f d L n nn =一般形式 }}∑∫∫∫∫∫∫∫∫∫∫∫==+−===+=++=+=nk t n n k n n n n t t t dt t f ss s F dt t f L sdt t f s dt t f s s F dt t f L sdt t f s s F dt t f L 101022022]))(([1)(])()([]))(([])([)(]))(([])([)(])([个共个共L L M3积分定理初始条件为0时}nnn s s F dt t f L )(]))(([=∫∫个共L4 延迟定理（或称t 域平移定理）)()](1)([s F e T t T t f L Ts−=−− 5 衰减定理（或称s 域平移定理）)(])([a s F e t f L at +=−6 终值定理 )(lim )(lim 0s sF t f st →∞→=7 初值定理 )(lim )(lim 0s sF t f s t ∞→→=8 卷积定理)()(])()([])()([21021021s F s F d t f t f L d f t f L tt =−=−∫∫τττττ4202．表A-2 常用函数的拉氏变换和z 变换表 序号 拉氏变换E(s)时间函数e(t) Z 变换E(z)1 1δ(t)12 Ts e −−11∑∞=−=0)()(n T nT tt δδ 1−z z3 s1 )(1t 1−z z 421s t2)1(−z Tz5 31s 22t32)1(2)1(−+z z z T6 11+n s!n t n )(!)1(lim 0aTn n n a e z z a n −→−∂∂− 7 as +1ate −aTe z z−− 8 2)(1a s + atte− 2)(aT aT e z Tze −−−9 )(a s s a +ate−−1 ))(1()1(aT aT e z z z e −−−−− 10 ))((b s a s ab ++− btate e−−−bTaT e z z e z z −−−−− 11 22ωω+st ωsin 1cos 2sin 2+−T z z Tz ωω12 22ω+s st ωcos1cos 2)cos (2+−−T z z T z z ωω 13 22)(ωω++a s t eatωsin −aTaT aT eT ze z T ze 22cos 2sin −−−+−ωω 14 22)(ω+++a s a st e at ωcos −aTaT aTe T ze z T ze z 222cos 2cos −−−+−−ωω15aT s ln )/1(1−T t a/az z −4213． 用查表法进行拉氏反变换用查表法进行拉氏反变换的关键在于将变换式进行部分分式展开，然后逐项查表进行反变换。
拉普拉斯变换公式大全
拉普拉斯变换公式大全1.原始函数的拉普拉斯变换F(s)=L{f(t)}2.常数的拉普拉斯变换对于任意实常数A，其拉普拉斯变换为：L{A}=A/s3.单位冲激函数的拉普拉斯变换单位冲激函数δ(t)的拉普拉斯变换为：L{δ(t)}=14.时延定理时延定理指出，当原始函数向右延时T秒时，其拉普拉斯变换会乘以e^(-sT)。
具体公式如下：L{f(t-T)}=e^(-sT)F(s)5.缩放定理缩放定理指出，当原始函数的变量变为原来的α倍时，其拉普拉斯变换会变为原来的1/α倍。
具体公式如下：L{f(αt)}=1/αF(s/α)6.积分定理积分定理指出，对于原始函数的积分，其拉普拉斯变换可以通过将变换域上的变量s除以s平方。
具体公式如下：L{∫f(t)dt} = 1/sF(s)7.乘积定理乘积定理指出，对于原始函数的乘积，其拉普拉斯变换可以通过将变换域上的变量s替换为s减去相应函数的变换。
具体公式如下：L{f(t)g(t)}=F(s)*G(s)8.指数函数的拉普拉斯变换指数函数e^(at)的拉普拉斯变换为：L{e^(at)} = 1/(s-a)9.幂函数的拉普拉斯变换幂函数t^n的拉普拉斯变换为：L{t^n}=n!/(s^(n+1))10.正弦函数的拉普拉斯变换正弦函数sin(ωt)的拉普拉斯变换可通过欧拉公式和拉普拉斯变换公式进行变换。
具体公式如下：L{sin(ωt)} = ω/(s^2 + ω^2)以上是拉普拉斯变换的一些重要公式。
通过应用这些公式，我们可以将原始函数在时域上的操作转换为变换域上的操作，从而解决各种线性常微分方程、控制系统和信号处理问题。
基本函数的拉氏变换
基本函数的拉氏变换引言：在探索基本函数的拉普拉斯变换之前，首先需要了解什么是拉普拉斯变换以及其在数学和工程学中的应用。
拉普拉斯变换是一种数学方法，用于解决微分方程。
它将一个函数从时间域转换到复频域，从而让我们可以更轻松地处理微分方程的操作。
它提供了一个重要的数学工具，用于求解控制系统和信号处理等应用中的许多问题。
本文将阐述基本函数的拉普拉斯变换，主要包括单位阶跃函数、单位冲击函数、指数函数和正弦函数的拉普拉斯变换表达式及其应用。
一、单位阶跃函数的拉普拉斯变换单位阶跃函数一般表示为u(t)，表示斜坡从0到1的标准阶跃，如图1所示。
阶跃函数在控制系统中具有重要的作用。
单位阶跃函数通常被用作激励输入来测试系统的性能。
拉普拉斯变换后，单位阶跃函数的表达式为：$$\mathscr{L}\{u(t)\}={1\over s}$$二、单位冲击函数的拉普拉斯变换单位冲击函数一般表示为δ(t)，表示在t=0时刻的无穷大脉冲信号，如图2所示。
冲击函数在控制系统中也具有重要的作用。
在线性系统中，冲击响应又称为单位脉冲响应或简称脉冲响应。
拉普拉斯变换后，单位冲击函数的表达式为：$$\mathscr{L}\{\delta(t)\}=1$$三、指数函数的拉普拉斯变换指数函数一般表示为e-at，其中a为常数，表示一个衰减的曲线，如图3所示。
指数函数在控制系统和信号处理中常常用于表示衰减或增加的信号。
拉普拉斯变换后，指数函数的表达式为：$$\mathscr{L}\{e^{-at}\}={1\over s+a}$$当a>0时，指数函数随时间的增长而不断衰减。
而当a<0时，指数函数随时间的增长而不断增加。
四、正弦函数的拉普拉斯变换正弦函数一般表示为sin(ωt)，其中ω为常数，描述一个振荡信号，如图4所示。
正弦函数在控制系统和信号处理领域中也广泛应用。
拉普拉斯变换后，正弦函数的表达式为：$$\mathscr{L}\{\sin\omega t\}={\omega\over s^2+\omega^2}$$这里我们用欧拉公式将正弦函数转换为指数函数的形式，即：$$\sin\omega t={e^{j\omega t}-e^{-j\omega t}\over 2j}$$用欧拉公式可以对任意角频率的函数进行拉普拉斯变换。
拉普拉斯变换实验总结
拉普拉斯变换实验总结拉普拉斯变换实验总结拉普拉斯变换实验是电子工程等专业中的一项基础实验，用来研究信号的频域特性，对于电路分析和控制系统设计等方面都有重要意义。
此次实验，我们按照拉普拉斯变换的不同类别进行了实验，包括一阶和二阶低通滤波器、一阶和二阶高通滤波器、一阶和二阶带通滤波器。
一、低通滤波器低通滤波器是指只允许低于截止频率的信号通过的滤波器，实际应用中常用于从信号中提取低频成分。
我们制作了一阶和二阶低通滤波器，使用示波器测量其传递函数和幅频响应曲线，以验证其截止频率的正确性。
在实验过程中，我们发现低通滤波器能够有效地降低高频分量，滤波效果良好。
二、高通滤波器高通滤波器则是只允许高于截止频率的信号通过的滤波器，因此被广泛应用于去除低频噪声和直流偏移。
我们制作了一阶和二阶高通滤波器，并利用示波器测量响应曲线，验证其截止频率。
实验结果表明，高通滤波器能够有效地去除低频噪声和直流偏移，保留高频有用信息。
三、带通滤波器带通滤波器则是只允许特定频率范围内的信号通过的滤波器，常用于从信号中提取特定频率成分。
我们制作了一阶和二阶带通滤波器，并利用示波器测量响应曲线。
实验结果表明，带通滤波器能够有效地滤除非特定频率范围内的分量，实现了信号的频率选择。
总的来说，拉普拉斯变换实验是一项在电子工程等专业中非常重要的基础实验。
通过实验，我们深刻理解了不同种类的滤波器的工作原理和性能特点，为日后的电路设计和控制系统开发提供了基础。
同时，也思考到滤波器的实际应用中，滤波器的截止频率、阻带带宽等参数的精准控制对于滤波器的实际效果也至关重要。
因此，我们必须更加重视滤波器实验，并持续深入探究滤波器的性能和优化技术，以提高实际应用的准确性和可靠性。
8种常见的拉普拉斯变换，想搞不懂都难！
8种常见的拉普拉斯变换，想搞不懂都难！拉普拉斯变换（拉⽒变换）是⼀种解线性微分⽅程的简便运算⽅法，是分析研究线性动态系统的有⼒数学⼯具。
简单点说，我们可以使⽤它去解线性微分⽅程，⽽控制⼯程中的⼤多数动态系统可由线性微分⽅程去描述，因此拉⽒变换是控制⼯程领域必不可少的基础。
什么是拉⽒变换呢？⾸先，我们来看⼀下拉⽒变换的定义——设时间函数为f(t),t>0,则f(t)的拉普拉斯变换定义为:其中，f(t)称为原函数，F(s)称为象函数。
⼀个函数可以进⾏拉⽒变换的充要条件为：(1)在t<0时，f(t)=0;(2)在t≥0的任⼀有限区间内,f(t)是分段连续的；(3)当t→﹢∞时,f(t)的增长速度不超过某⼀指数函数，即：接下来为⼤家介绍⼏种常见的时间常数拉⽒变换，⼤家在看下⾯⼏种时间常数拉⽒变换的时候可将⼏个时间常数与这三个条件⼀⼀对应，有助于理解记忆。
1、单位脉冲函数单位脉冲函数数学表达式为：其对应的图像为：我们来看⼀个脉冲信号:从图中可看出，脉冲函数就像脉冲信号⼀样，在时间的⼀个微段dt内，信号强度快速增长，可达到⽆穷⼤，⽽单位脉冲函数指的是其微段dt与增长的⾼度的乘积为1，即h(dt)=1。
其拉⽒变换为:该函数有⼀个重要性质：f(t)为任意连续函数，当f(t)=e^(-st)时，该性质即可看为单位脉冲函数的拉⽒变换。
2、单位阶跃函数单位阶跃函数的数学表达式为：其函数图像为：其拉⽒变换为：3、单位斜坡函数单位斜坡函数的数学表达式为：函数图像为：其拉⽒变换为：其被积函数为幂函数与指数函数乘积，使⽤分部积分法求解（反对幂三指），这只是推到过程，我们使⽤的时候只需记住t的拉⽒变换为1/s^2即可。
4、单位加速度函数单位加速度函数的数学表达式为：其函数图像为：其拉⽒变换为：求解过程与单位斜坡函数的拉⽒变换求解过程相同，这⾥只需记住1/2T^2的拉⽒变换为1/s^3。
5、指数函数指数函数的数学表达式为：其函数图像为：其拉⽒变换为：求解过程为凑微分法。
积分拉普拉斯变换公式表
积分拉普拉斯变换公式表一、拉普拉斯变换的定义。
设函数f(t)在t≥slant0上有定义，若广义积分F(s)=∫_0^+∞f(t)e^-stdt（s是一个复参量）在s的某一区域内收敛，则称F(s)为f(t)的拉普拉斯变换，记为F(s)=L[f(t)]，而f(t)称为F(s)的拉普拉斯逆变换，记为f(t)=L^- 1[F(s)]。
二、一些常见函数的拉普拉斯变换。
1. 单位阶跃函数u(t)- 定义：u(t)=<=ft{begin{array}{ll}0, t < 0 1, t≥slant0end{array}right.- 拉普拉斯变换：L[u(t)]=∫_0^+∞1× e^-stdt=(1)/(s)，(s > 0)2. 指数函数f(t)=e^at（a为常数）- 拉普拉斯变换：L[e^at]=∫_0^+∞e^ate^-stdt=∫_0^+∞e^-(s - a)tdt=(1)/(s - a)，(s > a)3. 正弦函数f(t)=sin(ω t)（ω为常数）- 拉普拉斯变换：- 已知sin(ω t)=frac{e^iω t-e^-iω t}{2i}- L[sin(ω t)]=(1)/(2i)<=ft((1)/(s - iω)-(1)/(s + iω))=(ω)/(s^2)+ω^{2}，(s>0)4. 余弦函数f(t)=cos(ω t)（ω为常数）- 拉普拉斯变换：- 已知cos(ω t)=frac{e^iω t+e^-iω t}{2}- L[cos(ω t)]=(1)/(2)<=ft((1)/(s - iω)+(1)/(s + iω))=(s)/(s^2)+ω^{2}，(s > 0)三、拉普拉斯变换的性质及相关公式。
1. 线性性质。
- 若L[f_1(t)] = F_1(s)，L[f_2(t)]=F_2(s)，a,b为常数，则L[af_1(t)+bf_2(t)]=aF_1(s)+bF_2(s)2. 微分性质。
常见的拉普拉斯变换公式
常见的拉普拉斯变换公式拉普拉斯变换公式是数学中的一种重要工具，它在信号与系统、电路分析、控制理论等领域有着广泛的应用。
通过将一个函数或信号从时间域转换到复频域，拉普拉斯变换可以简化复杂的微分方程求解和系统分析问题。
以下是常见的拉普拉斯变换公式及其应用。
1. 原函数定义公式：拉普拉斯变换的第一个公式是原函数定义公式，用于将一个函数从时间域表示转换为复频域表示。
假设函数为f(t)，其拉普拉斯变换为F(s)，则原函数定义公式为：F(s) = L{f(t)} = ∫[0,∞] f(t)e^(-st) dt其中，s为复变量，表示函数在复频域的频率。
2. 常见的拉普拉斯变换公式：拉普拉斯变换公式包括了一系列常见函数的变换结果，以下是其中的几个常见公式及其应用：- 常数函数：L{1} = 1/s，常数函数在拉普拉斯变换后变为1除以复变量s。
- 单位阶跃函数：L{u(t)} = 1/s，单位阶跃函数在拉普拉斯变换后变为1除以复变量s。
- 指数函数：L{e^(at)} = 1/(s-a)，指数函数在拉普拉斯变换后变为1除以复变量s减去常数a。
- 正弦函数：L{sin(at)} = a/(s^2 + a^2)，正弦函数在拉普拉斯变换后变为常数a除以复变量s的平方加上a的平方。
- 余弦函数：L{cos(at)} = s/(s^2 + a^2)，余弦函数在拉普拉斯变换后变为复变量s除以复变量s的平方加上a的平方。
3. 拉普拉斯变换的性质：拉普拉斯变换具有一系列的性质，这些性质可以方便地应用于信号处理和系统分析中。
以下是常见的拉普拉斯变换性质：- 线性性质：L{af(t) + bg(t)} = aF(s) + bG(s)，其中a和b为常数，f(t)和g(t)为函数，F(s)和G(s)为它们的拉普拉斯变换。
- 平移性质：L{f(t-a)u(t-a)} = e^(-as)F(s)，其中a为常数，f(t)为函数，u(t)为单位阶跃函数，F(s)为f(t)的拉普拉斯变换。
拉普拉斯变换--打印的。
其拉氏变换
L[e ] e e dt e 0 0
at
( s a )t
dt
1 sa
2-1 控制系统的微分方程
1．常用函数的拉普拉斯变换：
正弦函数
0 f (t ) sin t
其拉氏变换
t <0 t ≥0
st
(为实数)
L[sin t ] sin t e dt
则有，L[f1 (t ) f 2 (t )] F1 ( s) F2 ( s)
求下列函数的拉氏变换。f(t)=sin4t+cos4t w s 解:∵L[sinwt]= 2 2 L[coswt]= 2 2 w +s w +s s+4 4 + s ∴L[sin4t+cos4t]= s2+16 s2+16 = s2+16
L[ f (t)] s 2 F ( s ) 3）积分性质:
若
4）位移性质:
n) L [[ff (( ] F L t(t) )] Fs(ns ) ( s) t 1 则有：L[ f ( t )dt] F ( s ) 0 s
若
L[ f (t )] F ( s )
则有：L[e at f(t)] F ( s a )
s2 习题 求：F ( s ) 的原函数 f (t) 2 s ( s 1) ( s 3)
解
K 31 K 32 K1 K 2 F (s) + 2 s 1 ( s 1) s s3
2 K1 3
1 K2 12
3 K 31 4
1 K 32 2
2 1 3 t 3 t 1 t f (t ) e e te 3 12 4 2
常用的拉普拉斯变换公式表
常用的拉普拉斯变换公式表常用的拉普拉斯变换公式表在数学和理论物理领域中，拉普拉斯变换是一种重要的数学工具。
它将一个函数从时间或空间域转换到复频域，这对于解决许多实际问题是很有用的。
在使用拉普拉斯变换时，人们通常需要使用一些常用的公式来简化计算。
在这篇文章中，我将列出一些常用的拉普拉斯变换公式，方便读者在实际应用中使用。
一、定义和性质拉普拉斯变换是一种线性变换，它将一个函数f(t) 映射到复平面上的函数 F(s) 。
具体而言，拉普拉斯变换可以表示为：F(s) = L[f(t)] = ∫[0,+∞) e^(-st) f(t) dt其中s是复变量，常常被看作是频域变量。
对于给定的函数f(t)，我们可以求出它在复平面上的拉普拉斯变换F(s)。
与傅里叶变换类似，拉普拉斯变换也有一系列的性质和定理。
下面是一些重要的性质和定理：1. 线性性质：对于任意常数a、b和函数f(t)、g(t)，有L[af(t) + bg(t)] = aL[f(t)] + bL[g(t)]2. 移位定理：对于f(t)的拉普拉斯变换F(s)，有L[e^(-at) f(t)] = F(s+a)3. 初值定理：如果f(t)在t=0处有一个有限的极限，那么L[f(t)] =lim_(s->∞) sF(s)4. 终值定理：如果f(t)是一个有限长度的函数，那么L[f(t)] = lim_(s->0) sF(s)二、常用的拉普拉斯变换公式在实际应用中，常常需要用到一些标准的拉普拉斯变换公式。
下面是一些常用公式：1. 常数函数：L[1] = 1/s2. 单位阶跃函数：L[u(t)] = 1/s3. 二次函数：L[t] = 1/s^24. 指数函数：L[e^(at)] = 1/(s-a)5. 余弦函数：L[cos(at)] = s/(s^2+a^2)6. 正弦函数：L[sin(at)] = a/(s^2+a^2)7. 阻尼振荡函数：L[e^(-at) sin(bt)] = b/(s+a)^2+b^28. 阻尼振荡函数：L[e^(-at) cos(bt)] = (s+a)/(s+a)^2+b^2以上是一些常用的拉普拉斯变换公式，它们的应用非常广泛，可以用于研究电路、控制系统和信号处理等领域。
完整版拉普拉斯变换表3篇
完整版拉普拉斯变换表拉普拉斯变换是一种用来描述动态系统的数学工具。
它可以将时间域的函数转换为复频域的函数，使得复杂的微积分运算变得简单。
下面是拉普拉斯变换常用的函数表。
1. 常数函数拉普拉斯变换表达式：L{1} = 1/s解释：常数函数的拉普拉斯变换等于1除以s。
这个表达式可以直接从拉普拉斯变换的定义得出。
2. 单位阶跃函数拉普拉斯变换表达式：L{u(t)} = 1/s解释：单位阶跃函数是在t=0处取值为0，t>0处取值为1的函数。
它的拉普拉斯变换等于1除以s。
因为当s>0时，1/s表示连续求导的意义，也就是说，一个单位阶跃函数的拉普拉斯变换就是一个连续求导的过程。
3. 指数函数拉普拉斯变换表达式：L{e^at} = 1/(s-a)解释：指数函数的拉普拉斯变换等于1除以s减去指数函数的指数。
这个表达式可以通过对指数函数求拉普拉斯变换的定义进行求解。
4. 正弦函数拉普拉斯变换表达式：L{sin(at)} = a/(s^2 + a^2)解释：正弦函数的拉普拉斯变换等于a除以s平方加上正弦函数的频率a的平方。
这个表达式可以通过对正弦函数求拉普拉斯变换的定义进行求解。
5. 余弦函数拉普拉斯变换表达式：L{cos(at)} = s/(s^2 + a^2)解释：余弦函数的拉普拉斯变换等于s除以s平方加上余弦函数的频率a的平方。
这个表达式可以通过对余弦函数求拉普拉斯变换的定义进行求解。
6. 阻尼正弦函数拉普拉斯变换表达式：L{e^(-bt)sin(at)} = a/(s^2 + (a+b)^2)解释：阻尼正弦函数的拉普拉斯变换等于a除以s平方加上阻尼正弦函数的频率a加上阻尼b的平方。
这个表达式可以通过对阻尼正弦函数求拉普拉斯变换的定义进行求解。
7. 阻尼余弦函数拉普拉斯变换表达式：L{e^(-bt)cos(at)} =(s+b)/(s^2 + (a+b)^2)解释：阻尼余弦函数的拉普拉斯变换等于s加上阻尼余弦函数的频率a加上阻尼b的平方，除以s平方加上阻尼余弦函数的频率a加上阻尼b的平方。
Laplace拉氏变换公式表
Laplace拉氏变换公式表1. 常数变换：对于常数C，其拉普拉斯变换为C/s，其中s是复数频率。
2. 幂函数变换：对于幂函数t^n，其中n为实数，其拉普拉斯变换为n!/s^(n+1)。
3. 指数函数变换：对于指数函数e^(at)，其中a为实数，其拉普拉斯变换为1/(sa)。
4. 正弦函数变换：对于正弦函数sin(at)，其中a为实数，其拉普拉斯变换为a/(s^2+a^2)。
5. 余弦函数变换：对于余弦函数cos(at)，其中a为实数，其拉普拉斯变换为s/(s^2+a^2)。
6. 双曲正弦函数变换：对于双曲正弦函数sinh(at)，其中a为实数，其拉普拉斯变换为a/(s^2a^2)。
7. 双曲余弦函数变换：对于双曲余弦函数cosh(at)，其中a为实数，其拉普拉斯变换为s/(s^2a^2)。
8. 指数衰减正弦函数变换：对于指数衰减正弦函数e^(at)sin(bt)，其中a和b为实数，其拉普拉斯变换为b/(s+a)^2+b^2。
9. 指数衰减余弦函数变换：对于指数衰减余弦函数e^(at)cos(bt)，其中a和b为实数，其拉普拉斯变换为s+a)/(s+a)^2+b^2。
10. 指数增长正弦函数变换：对于指数增长正弦函数e^(at)sin(bt)，其中a和b为实数，其拉普拉斯变换为b/(sa)^2+b^2。
Laplace拉氏变换公式表11. 幂函数与指数函数的乘积变换：对于函数t^n e^(at)，其中n为实数，a为实数，其拉普拉斯变换为n!/(sa)^(n+1)。
12. 幂函数与正弦函数的乘积变换：对于函数t^n sin(at)，其中n为实数，a为实数，其拉普拉斯变换可以通过分部积分法得到。
13. 幂函数与余弦函数的乘积变换：对于函数t^n cos(at)，其中n为实数，a为实数，其拉普拉斯变换可以通过分部积分法得到。
14. 指数函数与正弦函数的乘积变换：对于函数e^(at) sin(bt)，其中a和b为实数，其拉普拉斯变换为b/(sa)^2+b^2。
拉普拉斯变换
w 类似地 L[sin( wt )] 2 s w2
( p 0)
二、 拉普拉斯变换的性质 性质1(线性性质)
若 a1, a2 为常数，设
L[ f1 (t )] F1 (s)，L[ f2 (t )] F2 (s)
则
L[a1 f1 (t ) a2 f 2 (t )] a1F 1 (s) a2 F 2 ( s)
性质8（终值定理）
lim
t
设 L[ f (t )] F (s) 则
f (t ) f () s lim sF ( s) 0
练习 单位阶跃函数
0 t 的拉氏变换． 求函数 u (t ) 1 t 1 解 因为 L[u (t )] ,由性质5有 s
拉普拉斯变换
一、常用函数的拉普拉斯变换 二、拉普拉斯变换的性质
三、如何求解常系数线性微分方程
一、常用函数的拉普拉斯变换
一次函数 求一次函数f (t) =at (a为常数)的拉氏变换. 解 当p>0时，有
L[at ]
0
a (at )e dt td(e st ) s 0
L[u (t )] e
s
1 s
( s 0)
自动控制中的典型问题
在自动控制系统的分析和综合中，线性定
常系统由下面的n阶微分方程描述
dn d n 1 a0 n y (t ) a1 n 1 y (t ) dt dt d an 1 y (t ) an y (t ) x(t ) dt
st
0
at st e s
a st e dt s 0
0
a st 2 e s
a 2 s
拉普拉斯变换
2、单位阶跃函数
0 r (t ) 1
t 0 t0
拉普拉斯变换为
R( s) Lr (t ) r (t )e dt
st 0
0
1 1 e dt S
st
3、单位斜坡函数
0 r (t ) t
拉普拉斯变换为
t 0 t0
R( s) Lr (t ) r (t )e dt
0
n! t e dt n 1 s
n st
其余函数的拉氏变换查附录B
三、拉普拉斯变换的基本定律 1、 线性定律
设 F1 (s) L f1 (t ) F2 (s) L f 2 (t ) ，a、b为 常(t ) aF1 (s) bF2 (s)
st 0
0
1 t e dt 2 s
st
4、正弦函数
0 r (t ) sin t
拉普拉斯变换为
0
，式中为常数 t0
st st
t 0
R(s) Lr (t ) r (t )e dt sin t e dt
0
由欧拉公式：
1 jt jt sin t (e e ) 2j
待定系数Ki F (s)( s pi )s pi
Kn K1 K2 F ( s) s p1 s p2 s pn
…… ④
…… ⑤
2、 有重极点的情况 设F(s)只有r 个重极点而无其它单极点 Kr K r 1 K1 F ( s) …… ⑥ r r 1 ( s p0 ) ( s p0 ) s p0
此时r=n，Ki为待定系数，由下式确定：
常见拉普拉斯变换公式
常见拉普拉斯变换公式拉普拉斯变换是一种重要的数学工具，在电路分析、信号处理、控制系统等领域中得到广泛应用。
它将时域函数转换为复频域函数，并在频域中进行运算，简化了许多复杂问题的求解过程。
拉普拉斯变换的基本思想是将被变换函数乘以一个指数函数，然后对整个式子进行求和。
常见的拉普拉斯变换公式有：1.单位激励函数的拉普拉斯变换公式：单位激励函数是指在t=0时刻取值为1，而在t≠0时刻取值为0的函数。
其拉普拉斯变换公式为：L{δ(t)}=12.常数函数的拉普拉斯变换公式：常数函数的拉普拉斯变换公式为：L{1}=1/s其中，s为复变量。
3.t的升幂函数的拉普拉斯变换公式：t的升幂函数的拉普拉斯变换公式为：L{t^n}=n!/s^(n+1)其中，n为非负整数。
4.指数函数的拉普拉斯变换公式：指数函数的拉普拉斯变换公式为：L{e^(-at)} = 1/(s+a)其中，a为正实数。
5.正弦函数的拉普拉斯变换公式：正弦函数的拉普拉斯变换公式为：L{sin(ωt)} = ω/(s^2+ω^2)6.余弦函数的拉普拉斯变换公式：余弦函数的拉普拉斯变换公式为：L{cos(ωt)} = s/(s^2+ω^2)7.指数衰减函数的拉普拉斯变换公式：指数衰减函数的拉普拉斯变换公式为：L{e^(-at) f(t)} = F(s+a)其中，F(s)为f(t)的拉普拉斯变换。
8.高斯函数的拉普拉斯变换公式：高斯函数的拉普拉斯变换公式为：L{e^(-a^2t^2)}=√π/ae^(s^2/(4a^2))9.单位阶跃函数的拉普拉斯变换公式：单位阶跃函数是指在t≥0时刻取值为1，而在t<0时刻取值为0的函数。
其拉普拉斯变换公式为：L{u(t)}=1/s10.单位阶跃函数的时移性质：单位阶跃函数的时移性质为：L{u(t-a)} = e^(-as)/s以上是常见的拉普拉斯变换公式，它们在实际问题的求解中发挥着重要的作用。
除了以上所列举的公式外，拉普拉斯变换还有许多其他的性质和公式，可以根据具体问题的需要进行选择和应用。
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拉普拉斯变换、连续时间系统的S 域分析基本要求通过本章的学习，学生应深刻理解拉普拉斯变换的定义、收敛域的概念：熟练掌握拉普拉斯变换的性质、卷积定理的意义及它们的运用。
能根据时域电路模型画出S 域等效电路模型，并求其冲激响应、零输入响应、零状态响应和全响应。
能根据系统函数的零、极点分布情况分析、判断系统的时域与频域特性。
理解全通网络、最小相移网络的概念以及拉普拉斯变换与傅里叶变换的关系。
会判定系统的稳定性。
知识要点1. 拉普拉斯变换的定义及定义域 （1） 定义单边拉普拉斯变换： 正变换0[()]()()stf t F s f t dt e ζ∞--==⎰逆变换 1[()]()()2j stj F s f t F s ds j e σσζπ+∞-∞==⎰双边拉普拉斯变换： 正变换()()stB s f t dt e F ∞--∞=⎰逆变换1()()2j stB j f t s ds j e F σσπ+∞-∞=⎰（2） 定义域若0σσ>时，lim ()0tt f t eσ-→∞=则()tf t eσ-在0σσ>的全部范围内收敛，积分0()stf t dt e +∞--⎰存在，即()f t 的拉普拉斯变换存在。
0σσ>就是()f t 的单边拉普拉斯变换的收敛域。
0σ与函数()f t 的性质有关。
2. 拉普拉斯变换的性质 （1） 线性性 若11[()]()f t F S ζ=,22[()]()f t F S ζ=,1κ,2κ为常数时，则11221122[()()]()()f t f t F s F s ζκκκκ+=+（2） 原函数微分 若[()]()f t F s ζ=则()[]()(0)df t sF s f dtζ-=- 11()0()[]()(0)n n n n r r nr d f t s F s s f dt ζ----==-∑ 式中()(0)r f-是r 阶导数()r rd f t dt 在0-时刻的取值。
拉普拉斯变换公式总结
拉普拉斯变换公式总结拉普拉斯变换是一种傅里叶变换的扩展，广泛应用于信号处理和控制系统的分析。
它将时间域中的函数转换到复平面的变换域中，可以有效地处理复杂的微分和积分方程。
拉普拉斯变换有许多重要的性质和公式，下面将对其中的一些进行总结。
1.拉普拉斯变换定义F(s) = L[f(t)] = ∫[0,∞) e^(-st) f(t) dt其中，s为复变量，t为时间，e为自然常数。
2.拉普拉斯变换的收敛条件要使拉普拉斯变换存在，函数f(t)必须满足一定的收敛条件。
常见的收敛条件为：函数f(t)是因果（即f(t)在t<0时为零）和指数增长边界条件（即函数f(t)e^(-αt)在t趋于正无穷时有界）。
3.常见的拉普拉斯变换公式3.1常函数的拉普拉斯变换：L[1]=1/s3.2单位阶跃函数的拉普拉斯变换：L[u(t)]=1/s3.3单位冲激函数的拉普拉斯变换：L[δ(t)]=13.4指数函数的拉普拉斯变换：L[e^(at)] = 1/(s-a)，其中a为常数3.5高斯函数的拉普拉斯变换：L[e^(-at^2)] = sqrt(π/a) × e^(s^2/4a)3.6正弦和余弦函数的拉普拉斯变换：L[sin(at)] = a/(s^2+a^2)L[cos(at)] = s/(s^2+a^2)3.7常见微分和积分公式的拉普拉斯变换：L[df(t)/dt] = sF(s) - f(0)L[∫[0,t]f(τ)dτ]=1/s×F(s)4.拉普拉斯反变换公式f(t) = L^(-1)[F(s)] = 1/(2πj) × ∫[-j∞,j∞] e^(st)F(s) ds5.拉普拉斯变换的性质5.1线性性：L[af(t) + bg(t)] = aF(s) + bG(s)，其中a、b为常数5.2微分性：L[df(t)/dt] = sF(s) - f(0)5.3积分性：L[∫[0,t]f(τ)dτ]=1/s×F(s)5.4积分定理：∫[0,∞) f(t) dt = F(0+)5.5初值定理：lim(s→∞) sF(s) = f(0+)5.6终值定理：lim(t→0+) f(t) = lim(s→0) sF(s)6.拉普拉斯变换在信号处理中的应用拉普拉斯变换在信号处理领域有广泛的应用。
常用拉普拉斯变换总结
常用拉普拉斯变换总结1、指数函数000)(≥<⎩⎨⎧=-t t Aet f t α，其中，A 和a 为常数。
αααα+===⎰⎰∞+-∞---s A t e A t e Ae Ae L t s st t t 0)(0d d ][ 2、阶跃函数000)(><⎩⎨⎧=t t At f ，其中，A 为常数。
sA t Ae A L st ==⎰∞-0d ][ 3、单位阶跃函数4、斜坡函数 ，其中，A 为常数。
⎰⎰∞-∞-∞----==000d d ][t sAe s e At t Ate At L st st stA ＝1时的斜坡函数称为单位斜坡函数，发生在t=t 0时刻的单位斜坡函数写成r （t-t 0）5、单位斜坡函数000)(≥<⎩⎨⎧=t t t t f0010)(><⎩⎨⎧=t t t u s t e t u L st 1d )]([0==⎰∞-000)(≥<⎩⎨⎧=t t Att f 20d sA t e s A st ==⎰∞-⎰⎰∞-∞-∞----==000d d ][t s e s e t t te t L st st st201d 1s t e s st ==⎰∞- 6、正弦函数00sin 0)(≥<⎩⎨⎧=t t tA t f ω，其中A 为常数。
根据欧拉公式：拉式变换为： 2201212d )(2]sin [ωωωωωωω+=+--=-=⎰∞--s A j s j A j s j A t e e e j A t A L st t j t j 同理余弦函数的拉式变换为：22]cos [ωω+=s As t A L 7、脉动函数 t t t t t t A t f <<<<⎪⎩⎪⎨⎧=000,000)(，其中，A 和t 0为常数。
脉动函数可以看做是一个从t ＝0开始的高度为A /t 0的阶跃函数，与另一个从t ＝t 0开始的高度为A /t 0的负阶跃函数叠加而成。
拉普拉斯变换公式总结..
若系统对任意的有界输入，其零状态响应也是有界的，则此系统为稳定系统。
（1）稳定系统的时域判决条件 （充要条件）
若系统是因果的，则 式可改写为
（2）对于因果系统，其稳定性的s域判决条件
若系统函数 的全部极点落于s左半平面，则该系统稳定；
若系统函数 有极点落于s右半平面，或在虚轴上具有二阶以上的极点，则该系统不稳定；
若系统函数 没有极点落于s右半平面，但在虚轴上有一阶极点，则该系统临界稳定。
内容摘要
例题
·例题1：求拉氏变换
·例题2：求拉氏变换，拉氏变换的性质
·例题3：拉氏变换的微分性质
·例题4：系统函数，求解系统的响应
·例题5：用拉氏变换法分析电路·
例4-1
求下列函数的拉氏变换
分析
拉氏变换有单边和双边拉氏变换,为了区别起见,本书以 表示 单边拉氏变换,以 表示 双边拉氏变换。若文字中未作说明,则指单边拉氏变换。单边拉氏变换只研究 的时间函数,因此,它和傅里叶变换之间有一些差异,例如在时移定理,微分定理和初值定理等方面。本例只讨论时移定理。请注意本例各函数间的差异和时移定理的正确应用。
例4-4
某线性时不变系统，在非零状条件不变的情况下，三种不同的激励信号作用于系统。
为图中所示的矩形脉冲时，求此时系统的输出
阶跃响应
则
例4-5
电路如图4-5（a）所示
（1）求系统的冲激响应。
（2）求系统的起始状态使系统的零输
入响应等于冲激响应。
（3）求系统的起始状态，
解答
（1）求系统的冲激响应。
系统冲激响应 与系统函数 是一对拉氏变换的关系。对 求逆变换可求得 ，这种方法比在时域求解微分方程简便。
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常用拉普拉斯变换总结
1、指数函数
000)(≥<⎩⎨⎧=-t t Ae
t f t α，其中，A 和a 为常数。
α
ααα+===⎰⎰∞+-∞
---s A t e A t e Ae Ae L t s st t t 0)(0d d ][ 2、阶跃函数
000)(><⎩⎨⎧=t t A
t f ，其中，A 为常数。
s
A t Ae A L st =
=⎰∞
-0d ][ 3、单位阶跃函数
4、斜坡函数 ，其中，A 为常数。
⎰⎰∞-∞
-∞----==000d d ][t s
Ae s e At t Ate At L st st st
A ＝1时的斜坡函数称为单位斜坡函数，发生在t=t 0时刻的单位斜坡函数写成r （t-t 0）
5、单位斜坡函数
000)(≥<⎩⎨⎧=t t t t f
001
0)(><⎩⎨⎧=t t t u s t e t u L st 1d )]([0==
⎰∞-000)(≥<⎩⎨⎧=t t At
t f 20d s
A t e s A st ==⎰∞
-
⎰⎰
∞-∞-∞----==000d d ][t s e s e t t te t L st st st
2
01d 1s t e s st ==⎰∞- 6、正弦函数
00sin 0)(≥<⎩⎨⎧=t t t
A t f ω，其中A 为常数。
根据欧拉公式：
拉式变换为： 2
20
1212d )(2]sin [ωωωωωωω+=+--=-=⎰∞--s A j s j A j s j A t e e e j A t A L st t j t j 同理余弦函数的拉式变换为：2
2]cos [ωω+=
s As t A L 7、脉动函数 t t t t t t A t f <<<<⎪⎩⎪⎨⎧=000,000)(，其中，A 和t 0为常数。
脉动函数可以看做是一个从t ＝0开始的高度为A /t 0的阶跃函数，与另一个从t ＝t 0开始的高度为A /t 0的负阶跃函数叠加而成。
)()()(00
0t t u t A t u t A t f --= )1()()()]([00000000st st e s
t A e s t A s t A t t u t A L t u t A L t f L ---=-=⎥⎦⎤⎢⎣⎡--⎥⎦⎤⎢⎣⎡= )
(t f t 图2.3正弦函数和余弦函数
)(t f t
(a)(b)
00)(21sin t j t j e e j
t ωωω--=
8、脉冲函数
脉冲函数是脉动函数的一种特殊极限情况。
t t t A t g <∆<∆<<⎪⎩⎪⎨⎧∆=→∆,000lim )(0
[]
()A s As s e A e s A t g L s s ==∆∆-∆=⎥⎦
⎤⎢⎣⎡-∆=∆-→∆∆-→∆d d )1(d d lim )1(lim )]([00 9、单位脉冲函数
当面积A =1的脉冲函数称为单位脉冲函数，或称为狄拉克(Disac)函数，
1
d )(0
)(-000
0=-⎩⎨⎧=∞≠=-⎰∞
∞t t t t t t t t t δδ
量值为无穷大且持续时间为零的脉冲函数纯属数学上的一种假设，而不可能在物理系统中发生。
但是，如果系统的脉动输入量值很大，而持续时间与系统的时间常数相比较非常小时，可以用脉冲函数去近似地表示脉动输入。
当描述脉冲输入时，脉冲的面积大小是非常重要的，而脉冲的精确形状通常并不重要。
脉冲输入量在一个无限小的时间内向系统提供能量。
单位脉冲函数)(0t t -δ可以看作是单位阶跃函数u （t-t 0）在间断点t=t 0上的导数，即 )(d d )(00t t u t
t t -=-δ 相反，如若对单位脉冲函数)(0t t -δ积分：
)(d )(000t t u t t t t
t -=-⎰δ 积分的结果就是单位阶跃函数 u （t-t 0）
利用脉冲函数的概念，我们可以对包含不连续点的函数进行微分，从而得到一些脉冲，这些脉冲的量值等于每一个相应的不连续点上的量值。
10、加速度函数
000
)(2
<≥⎩⎨⎧=t t At t f ，其中，A 为常数。
拉氏变化为：
300
202212d 2d ][s A
t te e t s A t e At At L st st st =⎥⎦⎤⎢⎣⎡-==⎰⎰∞-∞-∞- 当A=2
1时称之为单位加速度函数，用a （t ）表示，发生在t=t 0时刻的加速度函数通常写成)(0t t a -，图像如下： 11、单位加速度函数： 00210)(2≥<⎪⎩⎪⎨⎧=t t t t a )
t 00t 图单位加速度函数(a)(b) 8
6
4
2
123430020221d 211d 2
1)(21s t te e t s
t e t t u t L st st st =
⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡-==⎥⎦⎤⎢⎣⎡⋅⎰⎰∞-∞-∞
-。