线性系统第五次作业。高奇峰
(NEW)吴大正《信号与线性系统分析》(第4版)配套题库【名校考研真题+课后习题+章节题库+模拟试题】上册
二、判断题
任何系统的全响应必为零状态响应与零输入响应之和。（ ）[北京 邮电大学2012研]
【答案】×
【解析】零输入响应为仅由起始状态所产生的响应。零状态响应是系统 的初始状态为零时，仅由输入信号引起的响应。由此可知仅当系统满足 线性时，其全响应必为零状态响应与零输入响应之和。
三、分析计算题
1．已知某系统的转移函数 ，求系统的零状态响应
【答案】
【解析】设f1（t）＝ε（t）由LTI系统的线性和时不变性得（由于该题 没有给出系统的初始状态，所以这里不考虑）
f（t）＝ε（t－1）－ε（t－2）＝f1（t－1）－f1（t－2）
3．已知某LTI系统，当t＞0时有： 当输入f（t）＝（e－t＋2e－2t）ε（t）时，输出响应为（e－t＋5e－2t） ε（t）； 当输入f（t）＝（2e－t＋e－2t）ε（t）时，输出响应为（5e－t＋e－2t） ε（t）； 当输入f（t）＝（e－t＋e－2t）ε（t）时，输出响应为（e－t＋e－2t） ε（t）； 则当输入为f（t）＝（e－t－e－2t）ε（t）时，系统的输出响应为 ______。[长沙理工大学2006研]
整理得：
则
关） 取其逆变换得：
（仅与输入有关） （仅与系统的初始状态有
第3章 离散系统的时域分析 一、选择题
1．有限长序列 的长度为4，欲使 与 的圆卷积和线卷积相同， 则长度L的最小值为（ ）。[中国科学院研究生院2012研] A．5 B．6 C．7 D．8 【答案】C
【解析】 的长度为4，则其线卷积的长度为4＋4－1＝7。当 与 的圆卷积 时， 与 的圆卷积和线卷积相同，可知L的最小
【答案】
；
；稳定
【解析】由
可知，该系统任意两个相邻的输出值之差就是该
线性系统设计大作业
第一章 背景１．1自相关函数自相关函数是信号在时域中特性的平均度量，它用来描述信号在一个时刻的取值与另一时刻取值的依赖关系，对于离散信号r 长度为N ，记为{r(k),k=0,1,2,…,N-1}。
该信号的自相关函数为101R()[()()]N i r i i N ττ-==+∑()()r i r i N ττ+=+-伪随机信号在每个采样点k 信号值为-a 或a ，其自相关函数为自相关函数就是信号x(t)和它的时移信号()x t τ+乘积的平均值，它是时移变量τ的函数。
自相关函数具有如下主要性质：（1）自相关函数为偶函数，xy R ()τ=xy R ()τ-，其图形对称于纵轴。
因此，不论时移方向是导前还是滞后（τ为正或负），函数值不变。
（2）当τ＝0时，自相关函数具有最大值，且等于信号的均方值，即（3）周期信号的自相关函数仍为同频率的周期信号。
自相关函数的典型应用包括：检测淹没在随机噪声中的周期信号。
由于周期信号的自相关函数仍是周期性的，而随机噪声信号随着延迟增加，它的自相关函数将减到零。
因此在一定延迟时间后，被干扰信号的自相关函数中就只保留了周期信号的信息，而排除了随机信号的干扰。
1.2互相关函数互相关函数，表示的是两个时间序列之间和同一个时间序列在任意两个不同时刻的取值之间的相关程度，即互相关函数是描述随机信号x(t),y(t)在任意两个不同时刻t1，t2的取值之间的相关程度。
随机信号x(t)和y(t)的互相关函数xy R ()τ定义为xy R ()[()()]n m x n m y n +∞=-∞=-∑系统脉冲响应的测定。
在随机激励试验中，假如以随机白噪声作为试验信号输入被测系统，则输入信号与输出信号的互相关函数R() 就是被测系统的脉冲xy响应。
这种测量方法的优点可以在系统正常工作过程中测量。
测量时，其他信号都与试验信号无关，因而对互相关函数没有影响，不影响脉冲响应的测量。
第二章 基于Hankel 阵的实现2.1 Markov 系数概述对于严格真有理分式111111...()...n n nnn n nb s b s b G s s a s a s a ----+++=+++ 用多项式除法按指数级数展开12()(0)+(1)(2)...g s h h s h s --=++∵传递函数是严格真有理分式 ∴(0)=0hG(s)按Markov 矩阵展开成1(1)(1)1G(s)=C[SI-A]()()i i i i i B CA s G s h i s ∞--+=∞-+==⇒=∑∑我们把{(1),(2),(3)...}h h h 称为Markov 系数。
线性系统课后题答案 第五章2
ZY1103114 高景一作业习题（5-14 5-13）5-14可控、可观测单变量系统()A b c 、、和全维状态观测器及状态反馈组成的闭环系统如讲义中题图5-14所示。
建立闭环系统的动态方程式，并证明闭环系统可观测的充分必要条件为： 1、()+A bk c 、可观测； 2、()-A gc k 、可观测；3、0det 0λ-⎛⎫≠⎪⎝⎭I Ab c 0，这里0λ是观测器的任意极点。
解：闭环系统动态方程ˆ=+=+xAx bu u v kx⇒ˆ=++xA x b kx b vˆˆˆ()=-++=+=xA gc x bu gy u v kxy cx⇒ˆˆ()=+-++xgcx A gc bk x bv 于是得到闭环系统动态方程(2)n 维ˆˆ⎡⎤⎡⎤⎡⎤⎡⎤=+⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥-+⎣⎦⎣⎦⎣⎦⎣⎦xA bkx b v gc A gc bk xb x[]ˆ⎡⎤=⎢⎥⎣⎦x y c0x进行等价变换后得到ˆ+-⎡⎤⎡⎤⎡⎤⎡⎤=+⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥-⎣⎦⎣⎦⎣⎦⎣⎦xA bk bk x b v x0A gc x0 []ˆ⎡⎤=⎢⎥⎣⎦x y c0x证明：方法一，从传递函数角度考虑+-⎡⎤=⎢⎥-⎣⎦A bkbk A0A gc⎡⎤=⎢⎥⎣⎦b b 0[]=c 0c易得，()1()det()[]adj s s s --=--c I A I A c I A ，其中()det()det[()]det[()]f n n s s s s ∆=-=-+--I A I A bk I A gc ，且[][]111111111()[]()[()][()][()][()][()][()][()]s s s s s s s s s s ----------+-⎡⎤-=⎢⎥--⎣⎦⎡⎤-+-+--=⎢⎥--⎣⎦⎡⎤=-+-+--⎣⎦I A bk bkc I A c 00I A gc I A bk I A bk bk I A gc c00I A gc c I A bk c I A bk bk I A gc 根据第三章所述系统传递函数与可观测性的关系，可得 题中闭环系统可观测⇔()adj s -c I A 与()f s ∆无零极点对消，即()11111()[][()][()][()]det()[()][()][()]det[()]det[()]n adj s s s s s s adj s adj s s s s ------⎡⎤=-=-+-+--⎣⎦-⎡⎤-+--=-+⎢⎥-+--⎣⎦c I A c I A c I A bk c I A bk bk I A gc I A c I A bk k I A gc c I A bk b I A bk I A gc不存在零极点对消，所以分别有：[()]det[()]adj s s -+-+c I A bk I A bk 无零极点对消（⇔()+A bk c 、可观测）（1、）1[()][()]det[()]n adj s s s ----+--k I A gc c I A bk bI A gc 无零极点对消⇔[()]det[()]n adj s s ----k I A gc I A gc （⇔()-A gc k 、可观测）（2、）以及⇔1[()]s --+c I A bk b 与det[()]n s --I A gc 没有相同的非零根，即0λ∀（观测器()n s --I A gc 的任意极点），都有10[()]0λ--+≠c I A bk b ，于是⇔100det[()][()]0λλ--+--+≠I A bk 0c I A bk b ⇔0()det 00λ-+⎡⎤≠⎢⎥⎣⎦I A bk b c ⇔00()det det 000λλ-+-⎡⎤⎡⎤⎡⎤=≠⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦⎣⎦I A bk b I0I A b c kI c （3、）方法二，用PBH 判据闭环系统客观测⇔2s rank s n --⎡⎤⎢⎥-+=⎢⎥⎢⎥⎣⎦I A bkbk0I A gc c 0⇔s rank n --⎡⎤⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎣⎦I A bk 0c ⇔()+A bk c 、可观测（1、）再根据11()()s s s s -------⎡⎤⎡⎤⎡⎤---⎢⎥⎢⎥-+=-+⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎢⎥⎢⎥---⋅⎣⎦⎣⎦I A bk bkI A bkII A bk bk 0sI A gc 0sI A gc 0I c 0c c I A bk b k 其中1()s -⎡⎤---⎢⎥⎣⎦II A bk bk 0I 是非奇异矩阵，所以闭环系统可观测⇔12()s rank n s ---⎡⎤⎢⎥-+=⎢⎥⎢⎥---⋅⎣⎦I A bk0sI A gc c c I A bk b k ，s C ∀∈，0s λ≠ ⇔rank n ⎡⎤⎢⎥-+=⎢⎥⎢⎥⎣⎦0sI A gc k ⇔()-A gc k 、可观测（2、） 当0s λ=时，-+sI A gc 降秩，所以12()s rank n s ---⎡⎤⎢⎥-+=⎢⎥⎢⎥---⋅⎣⎦I A bk 0sI A gc c c I A bk b k ⇔10()0λ---≠c I A bk b ，由前述方法 ⇔0det 00λ-⎡⎤≠⎢⎥⎣⎦I A b c5-13设系统具有传递函数(1)(2)(1)(2)(3)s s s s s -++-+试问，是否有可能利用状态反馈将传递函数变为(1)(2)(3)s s s -++若有可能，应如何变换？若状态变量不能直接被利用，用特征值-1，-1的将为状态观测器来产生状态变量。
信号与线性系统分析_(吴大正_第四版)习题答案
1-1绘出下列各旗号的波形【式中)()(t t t r ε=】为斜降函数.之阳早格格创做（2）∞<<-∞=-t e t f t ,)( （3）)()sin()(t t t f επ=（4）)(sin )(t t f ε= （5）)(sin )(t r t f =（7）)(2)(k t f k ε= （10）)(])1(1[)(k k f k ε-+=解：各旗号波形为（2）∞<<-∞=-t e t f t,)( （3）)()sin()(t t t f επ=（4）)(sin )(t t f ε=（5）)(sin )(t r t f =（7）)(2)(k t f k ε=（10）)(])1(1[)(k k f k ε-+= 1-2 绘出下列各旗号的波形[式中)()(t t t r ε=为斜降函数].（1）)2()1(3)1(2)(-+--+=t t t t f εεε （2）)2()1(2)()(-+--=t r t r t r t f（5）)2()2()(t t r t f -=ε （8）)]5()([)(--=k k k k f εε（11）)]7()()[6sin()(--=k k k k f εεπ （12）)]()3([2)(k k k f k ---=εε解：各旗号波形为（1）)2()1(3)1(2)(-+--+=t t t t f εεε（2）)2()1(2)()(-+--=t r t r t r t f （5）)2()2()(t t r t f -=ε（8）)]5()([)(--=k k k k f εε（11）)]7()()[6sin()(--=k k k k f εεπ（12）)]()3([2)(k k k f k---=εε 1-3 写出图1-3所示各波形的表白式.1-4 写出图1-4所示各序列的关合形式表白式.1-5 判别下列各序列是可为周期性的.如果是，决定其周期.（2）)63cos()443cos()(2ππππ+++=k k k f （5）)sin(2cos 3)(5t t t f π+=解：1-6 已知旗号)(t f 的波形如图1-5所示，绘出下列各函数的波形. （1）)()1(t t f ε- （2）)1()1(--t t f ε （5）)21(t f - （6）)25.0(-t f（7）dt t df )( （8）dx x f t⎰∞-)(解：各旗号波形为（1）)()1(t t f ε-（2）)1()1(--t t f ε（5）)21(t f -（6）)25.0(-t f（7）dt t df )(（8）dx x f t ⎰∞-)(1-7 已知序列)(k f 的图形如图1-7所示，绘出下列各序列的图形.（1）)()2(k k f ε- （2）)2()2(--k k f ε（3）)]4()()[2(---k k k f εε （4）)2(--k f（5）)1()2(+-+-k k f ε （6）)3()(--k f k f解：1-9 已知旗号的波形如图1-11所示，分别绘出)(t f 战dt t df )(的波形. 解：由图1-11知，)3(t f -的波形如图1-12(a)所示（)3(t f -波形是由对于)23(t f -的波形展宽为本去的二倍而得）.将)3(t f -的波形反转而得到)3(+t f 的波形，如图1-12(b)所示.再将)3(+t f 的波形左移3个单位，便得到了)(t f ，如图1-12(c)所示.dt t df )(的波形如图1-12(d)所示.1-10 估计下列各题.（1）[]{})()2sin(cos 22t t t dt d ε+ （2）)]([)1(t e dt d t t δ--（5）dt t t t )2()]4sin([2++⎰∞∞-δπ （8）dx x x t)(')1(δ⎰∞--1-12 如图1-13所示的电路，写出（1）以)(t u C 为赞同的微分圆程.（2）以)(t i L 为赞同的微分圆程.1-20 写出图1-18各系统的微分或者好分圆程.1-23 设系统的初初状态为)0(x ，激励为)(⋅f ，各系统的齐赞同)(⋅y 与激励战初初状态的关系如下，试分解各系统是可是线性的.（1）⎰+=-tt dx x xf x e t y 0)(sin )0()( （2）⎰+=tdx x f x t f t y 0)()0()()(（3）⎰+=tdx x f t x t y 0)(])0(sin[)( （4）)2()()0()5.0()(-+=k f k f x k y k（5）∑=+=kj j f kx k y 0)()0()(1-25 设激励为)(⋅f ，下列是各系统的整状态赞同)(⋅zs y .推断各系统是可是线性的、时没有变的、果果的、宁静的？（1）dt t df t y zs )()(= （2）)()(t f t y zs = （3）)2cos()()(t t f t y zs π=（4）)()(t f t y zs -= （5）)1()()(-=k f k f k y zs （6）)()2()(k f k k y zs -=（7）∑==kj zs j f k y 0)()( （8）)1()(k f k y zs -=1-28 某一阶LTI 得集系统，其初初状态为)0(x .已知当激励为)()(1k k y ε=时，其齐赞同为若初初状态没有变，当激励为)(k f -时，其齐赞同为)(]1)5.0(2[)(2k k y k ε-=若初初状态为)0(2x ，当激励为)(4k f 时，供其齐赞同.第二章2-1 已知形貌系统的微分圆程战初初状态如下，试供其整输进赞同.（1）1)0(',1)0(),()(6)('5)(''-===++-y y t f t y t y t y（4）0)0(',2)0(),()()(''===+-y y t f t y t y2-2 已知形貌系统的微分圆程战初初状态如下，试供其+0值)0(+y 战)0('+y .（2）)()(,1)0(',1)0(),('')(8)('6)(''t t f y y t f t y t y t y δ====++--（4）)()(,2)0(',1)0(),(')(5)('4)(''2t e t f y y t f t y t y t y t ε====++-- 解：2-4 已知形貌系统的微分圆程战初初状态如下，试供其整输进赞同、整状态赞同战齐赞同.（2）)()(,2)0(',1)0(),(3)(')(4)('4)(''t e t f y y t f t f t y t y t y t ε---===+=++ 解：2-8 如图2-4所示的电路，若以)(t i S 为输进，)(t u R 为输出，试列出其微分圆程，并供出冲激赞同战阶跃赞同.2-12 如图2-6所示的电路，以电容电压)(t u C 为赞同，试供其冲激赞同战阶跃赞同.2-16 各函数波形如图2-8所示，图2-8(b)、(c)、(d)均为单位冲激函数，试供下列卷积，并绘出波形图.（1）)(*)(21t f t f （2）)(*)(31t f t f （3）)(*)(41t f t f（4）)(*)(*)(221t f t f t f （5）)3()(2[*)(341--t f t f t f波形图如图2-9(a)所示.波形图如图2-9(b)所示.波形图如图2-9(c)所示.波形图如图2-9(d)所示.波形图如图2-9(e)所示.2-20 已知)()(1t t t f ε=，)2()()(2--=t t t f εε，供)2('*)1(*)()(21--=t t f t f t y δ2-22 某LTI 系统，其输进)(t f 与输出)(t y 的关系为dx x f e t y t x t )2()(1)(2-=⎰∞--- 供该系统的冲激赞同)(t h .2-28 如图2-19所示的系统，试供输进)()(ttfε=时，系统的整状态赞同.2-29 如图2-20所示的系统，它由几身材系统推拢而成，各子系统的冲激赞同分别为供复合系统的冲激赞同.第三章习题、试供序列的好分、战.、供下列好分圆程所形貌的LTI得集系统的整输进相映、整状态赞同战齐赞同.1）3）5）、供下列好分圆程所形貌的得集系统的单位序列赞同. 2）5）、供图所示各系统的单位序列赞同.（a）（c）、供图所示系统的单位序列赞同.、各序列的图形如图所示，供下列卷积战.（1）（2）（3）（4）、供题图所示各系统的阶跃赞同.、供图所示系统的单位序列赞同战阶跃赞同.、若LTI得集系统的阶跃赞同，供其单位序列赞同.、如图所示系统，试供当激励分别为（1）（2）时的整状态赞同.、如图所示的得集系统由二身材系统级联组成，已知，，激励，供该系统的整状态赞同.（提示：利用卷积战的分离律战接换律，不妨简化运算.） 、如图所示的复合系统有三身材系统组成，它们的单位序列赞同分别为，，供复合系统的单位序列赞同.第四章习题4.6 供下列周期旗号的基波角频次Ω战周期T.（1）t j e 100 （2）)]3(2cos[-t π（3）)4sin()2cos(t t + （4）)5cos()3cos()2cos(t t t πππ++（5）)4sin()2cos(t t ππ+ （6）)5cos()3cos()2cos(t t t πππ++ 4.7 用间接估计傅里叶系数的要领，供图4-15所示周期函数的傅里叶系数（三角形式或者指数形式）.图4-154.10 利用奇奇性推断图4-18示各周期旗号的傅里叶系数中所含有的频次分量.图4-184-11 某1Ω电阻二端的电压)(t u 如图4-19所示，（1）供)(t u 的三角形式傅里叶系数.（2）利用（1）的停止战1)21(=u ，供下列无贫级数之战（3）供1Ω电阻上的仄衡功率战电压灵验值.（4）利用（3）的停止供下列无贫级数之战图4-194.17 根据傅里叶变更对于称性供下列函数的傅里叶变更（1）∞<<-∞--=t t t t f ,)2()]2(2sin[)(ππ （2）∞<<-∞+=t t t f ,2)(22αα （3）∞<<-∞⎥⎦⎤⎢⎣⎡=t t t t f ,2)2sin()(2ππ4.18 供下列旗号的傅里叶变更（1）)2()(-=-t e t f jt δ （2）)1(')()1(3-=--t e t f t δ（3）)9sgn()(2-=t t f （4）)1()(2+=-t e t f t ε （5）)12()(-=t t f ε4.19 试用时域微积分本量，供图4-23示旗号的频谱.图4-234.20 若已知)(j ])([ωF t f F =，试供下列函数的频谱：（1）)2(t tf （3）dt t df t )( （5）)-1(t)-(1t f （8）)2-3(t f e jt （9）t dt t df π1*)(4.21 供下列函数的傅里叶变更（1）⎩⎨⎧><=000,1,)(j ωωωωωF （3）)(3cos 2)(j ωω=F（5）ωωωω1)(2n -20sin 2)(j +=∑=j n e F4.23 试用下列办法供图4-25示旗号的频谱函数（1）利用延时战线性本量（门函数的频谱可利用已知停止）.（2）利用时域的积分定理.（3）将)(t f 瞅做门函数)(2t g 与冲激函数)2(+t δ、)2(-t δ的卷积之战.图4-254.25 试供图4-27示周期旗号的频谱函数.图（b ）中冲激函数的强度均为1.图4-274.27 如图4-29所示旗号)(t f 的频谱为)(ωj F ，供下列各值[没有必供出)(ωj F ]（1）0|)()0(==ωωj F F （2）ωωd j F ⎰∞∞-)( （3）ωωd j F 2)(⎰∞∞-图4-294.28 利用能量等式估计下列积分的值.（1）dt t t 2])sin([⎰∞∞- （2）⎰∞∞-+22)1(x dx4.29 一周期为T 的周期旗号)(t f ，已知其指数形式的傅里叶系数为n F ，供下列周期旗号的傅里叶系数（1）)()(01t t f t f -= （2）)()(2t f t f -=（3）dt t df t f )()(3= （4）0),()(4>=a at f t f4.31 供图4-30示电路中，输出电压电路中，输出电压)(2t u 对于输进电流)(t i S 的频次赞同)()()(2ωωωj I j U j H S =，为了能无得果然传输，试决定R 1、R 2的值.图4-304.33 某LTI 系统，其输进为)(t f ，输出为式中a 为常数，且已知)()(ωj S t s ↔，供该系统的频次赞同)(ωj H .4.34 某LTI 系统的频次赞同ωωωj j j H +-=22)(，若系统输进)2cos()(t t f =，供该系统的输出)(t y . 4.35 一理念矮通滤波器的频次赞同4.36 一个LTI 系统的频次赞同 若输进)5cos()3sin()(t t t t f =，供该系统的输出)(t y .4.39 如图4-35的系统，其输出是输进的仄圆，即)()(2t f t y =（设)(t f 为真函数）.该系统是线性的吗？ （1）如t t t f sin )(=，供)(t y 的频谱函数（或者绘出频谱图）. （2）如)2cos(cos 21)1(t t f ++=，供)(t y 的频谱函数（或者绘出频谱图）.4.45 如图4-42(a)的系统，戴通滤波器的频次赞同如图(b)所示，其相频个性0)(=ωϕ，若输进 供输出旗号)(t y .图4-424.48 有限频戴旗号)(t f 的最下频次为100Hz ，若对于下列旗号举止时域与样，供最小与样频次s f .（1）)3(t f （2）)(2t f （3）)2(*)(t f t f （4）)()(2t f t f +4.50 有限频戴旗号)4cos()2cos(25)(11t f t f t f ππ++=，其中kHz f 11=，供Hz f s 800=的冲激函数序列)(t T δ举止与样（请注意1f f s <）.（1）绘出)(t f 及与样旗号)(t f s 正在频次区间（-2kHz ，2kHz ）的频谱图.（2）若将与样旗号)(t f s 输进到停止频次Hz f c 500=，幅度为的理念矮通滤波器，即其频次赞同绘出滤波器的输出旗号的频谱，并供出输出旗号)(t y .图4-47图4-48图4-494.53 供下列得集周期旗号的傅里叶系数.（2）)4)(30()21()(=≤≤=N k k f k第五章5-2 供图5-1所示各旗号推普推斯变更，并证明支敛域. 5-3 利用时常使用函数（比圆)(t ε，)(t e at ε-，)()sin(t t εβ，)()cos(t t εβ等）的象函数及推普推斯变更的本量，供下列函数)(t f 的推普推斯变更)(s F .（1）)2()()2(-----t e t e t t εε （3）)]1()()[sin(--t t t εεπ（5）)24(-t δ（7）)()42sin(t t επ- （9）⎰tdx t 0)sin(π（11）)]()[sin(22t t dt d επ （13）)(22t e t tε-（15）)1()3(---t te t ε1235-4 如已知果果函数)(tf的象函数11)(2+-=sssF，供下列函数)(ty的象函数)(sY.（1）)2(tfe t-（4）)12(-ttf5-6 供下列象函数)(sF的本函数的初值)0(+f战末值)(∞f.（1）2)1(32)(++=sssF（2）)1(13)(++=ssssF5-7 供图5-2所示正在=t时接进的有初周期旗号)(tf的象函数)(sF.图5-25-8 供下列各象函数)(sF的推普推斯变更)(tf.（1）)4)(2(1++ss（3）235422++++ssss（5）)4(422++sss（7）2)1(1-ss（9）)52(52+++ssss5-9 供下列象函数)(sF的推普推斯变更)(tf，并大略绘出它们的波形图.（1）11+--s e Ts （3）3)3(2++-s e s （6）222)1(ππ+--s e s其波形如下图所示：其波形如下图所示：其波形如下图所示：5-10 下列象函数)(s F 的本函数)(t f 是0=t 接进的有初周期旗号，供周期T 并写出其第一个周期（T t <<0）的时间函数表白式)(t f o .（1）s e -+11（2）)1(12s e s -+5-12 用推普推斯变更法解微分圆程)(3)(6)('5)(''t f t y t y t y =++的整输进赞同战整状态赞同.（1）已知2)0(',1)0(),()(===--y y t t f ε. （2）已知1)0(',0)0(),()(===---y y t e t f t ε.5-13 形貌某系统的输出)(1t y 战)(2t y 的联坐微分圆程为 （1）已知0)(=t f ，1)0(1=-y ，2)0(2=-y ，供整状态赞同)(1t y zs ，)(2t y zs . 5-15 形貌某LTI 系统的微分圆程为)(4)(')(2)('3)(''t f t f t y t y t y +=++供正在下列条件下的整输进赞同战整状态赞同.（1）1)0(',0)0(),()(===--y y t t f ε.（2）1)0(',1)0(),()(2===---y y t e t f t ε. 5-16 形貌形貌某LTI 系统的微分圆程为)(4)(')(2)('3)(''t f t f t y t y t y +=++ 供正在下列条件下的整输进赞同战整状态赞同.（1）3)0(',1)0(),()(===++y y t t f ε.（2）2)0(',1)0(),()(2===++-y y t e t f t ε. 5-17 供下列圆程所形貌的LTI 系统的冲激赞同)(t h 战阶跃赞同)(t g .（1）)(3)(')(3)('4)(''t f t f t y t y t y -=++5-18 已知系统函数战初初状态如下，供系统的整输进赞同)(t y zi .（1）656)(2+++=s s s s H ，1)0(')0(==-y y（3）)23(4)(2+++=s s s s s H ，1)0('')0(')0(===--y y y5-22 如图5-5所示的复合系统，由4身材系统对接组成，若各子系统的系统函数或者冲激赞同分别为11)(1+=s s H ，21)(2+=s s H ，)()(3t t h ε=，)()(24t e t h t ε-=，供复合系统的冲激赞同)(t h .5-26 如图5-7所示系统，已知当)()(t t f ε=时，系统的整状态赞同)()551()(32t e e t y t t zs ε--+-=，供系数a 、b 、c.5-28 某LTI 系统，正在以下百般情况下起初初状态相共.已知当激励)()(1t t f δ=时，其齐赞同)()()(1t e t t y t εδ-+=；当激励)()(2t t f ε=时，其齐赞同)(3)(2t e t y t ε-=.（1）若)()(23t e t f tε-=，供系统的齐赞同.5-29 如图5-8所示电路，其输进均为单位阶跃函数)(t ε，供电压)(t u 的整状态赞同. 5-42 某系统的频次赞同ωωωj j j H +-=11)(，供当输进)(t f 为下列函数时的整状态赞同)(t y zs .（1）)()(t t f ε= （2）)(sin )(t t t f ε=5-50 供下列象函数的单边推普推斯变更.（1）3]Re[1,)3)(1(2<<---s s s （2）1]Re[3,)3)(1(2-<<-++s s s4 2<+ss（4）]Re[1,)1)(4(42<<-+++-ssss（3）] Re[,4。
线性系统分析_习题答案
线性系统分析_(吴大正_第四版)习题答案(总184页)-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1-CAL-本页仅作为文档封面，使用请直接删除专业课习题解析课程西安电子科技大学844信号与系统2专业课习题解析课程第1讲第一章信号与系统（一）3专业课习题解析课程第2讲第一章信号与系统（二）451-1画出下列各信号的波形【式中)()(t t t r ε=】为斜升函数。
（2）∞<<-∞=-t et f t,)( （3）)()sin()(t t t f επ=（4）)(sin )(t t f ε= （5）)(sin )(t r t f = （7）)(2)(k t f kε= （10）)(])1(1[)(k k f kε-+=解：各信号波形为 （2）∞<<-∞=-t et f t,)(（3）)()sin()(t t t f επ=6（4）)(sin )(t t f ε=（5）)(sin )(t r t f =7（7）)(2)(k t f k ε=（10）)(])1(1[)(k k f k ε-+=81-2 画出下列各信号的波形[式中)()(t t t r ε=为斜升函数]。
（1）)2()1(3)1(2)(-+--+=t t t t f εεε （2）)2()1(2)()(-+--=t r t r t r t f （5）)2()2()(t t r t f -=ε （8）)]5()([)(--=k k k k f εε （11）)]7()()[6sin()(--=k k k k f εεπ （12）)]()3([2)(k k k f k---=εε解：各信号波形为（1）)2()1(3)1(2)(-+--+=t t t t f εεε9（2）)2()1(2)()(-+--=t r t r t r t f（5）)2()2()(t t r t f -=ε10（8）)]5()([)(--=k k k k f εε（11）)]7()()[6sin()(--=k k k k f εεπ11（12）)]()3([2)(k k k f k ---=εε1-3 写出图1-3所示各波形的表达式。
线性系统课后答案第5章
5.1Is the network shown in Fing5.2 BIBO stable ? If not , find a bounded input that will excite an unbound output 图5.2 的网络BIBO 是否稳定?如果不是.请举出 一般激励无界输出的有界输入. From Fig5.2 .we can obtain that xy yu x =-=Assuming zero initial and applying Laplace transform then we have1)(ˆ)(ˆ)(ˆ2+==s s s us y s y t s sL s g L t g cos ]1[)]([)(211=+==-- because⎰⎰⎰∑⎰∞∞∞=π+π++-+==02002322121cos )1(cos |cos ||)(|x k k k k tdttdt dt t dt t g=1+∑∞=+π+π-π+π-0131)sin()2[sin()1(k k k =1+∑∞=+π-π--021231]sin [sin )1()1(k k k =1+∑∞=++-⋅--012122)1()1(k k k ）（ =1+2∑∞=01k =∞Which is not bounded .thus the network shown in Fin5.2 is not BIBO stable ,If u(t)=sint ,then we have y(t)=⎰⎰τ-τ=τττ-ttt d t 0)sin(cos sin )cos(τd =⎰=τt t t td 0sin 21sin 21 we can see u(t)is bounded ,and the output excited by this input is not bounded5.2consider a system with an irrational function )(ˆs y.show that a necessary condition for the system to be BIBO stable is that |g(s)| is finite for all Res ≥ 0一个系统的传递函数是S 的非有理式。
线性系统课后答案第4章
PROBLEMS OF CHAPTER 44.1 An oscillation can be generated by 一个振荡器可由下式描述：X X ⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=0110 试证其解为：Show that its solution is )0(cos sin sin cos )(X t t t t t X ⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=Proof: )0()0()(0110X eX e t X t At ⎥⎦⎤⎢⎣⎡-== ,the eigenvalues of A are j,-j;Let λββλ10)(+=h .If te h λλ=)(,then on the spectrum of A,thentj t e j j h t j t e j j h jt jt sin cos )(sin cos )(1010-==-=-+==+=-ββββ thenttsin cos 10==ββso ⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=⎥⎦⎤⎢⎣⎡-+⎥⎦⎤⎢⎣⎡=+=t t t t t t A I A h cos sin sin cos 0110sin 1001cos )(10ββ )0(cos sin sin cos )0()0()(0110X t t t t X eX e t X t At ⎥⎦⎤⎢⎣⎡-===⎥⎦⎤⎢⎣⎡- 4.2 Use two different methods to find the unit-step response of 用两种方法求下面系统的单位阶跃响应：U X X ⎥⎦⎤⎢⎣⎡+⎥⎦⎤⎢⎣⎡--=112210[]X Y 32=Answer: assuming the initial state is zero state.method1:we use (3.20) to compute⎥⎦⎤⎢⎣⎡-+++=⎥⎦⎤⎢⎣⎡+-=---s s s s s s A sI 212221221)(211then t At e t t tt tt A sI L e ---⎥⎦⎤⎢⎣⎡--+=-=sin cos sin 2sin sin cos ))((11 and )22(5)22(5)()()(221++=++=-=-s s s s s s s BU A sI C s Y then t e t y tsin 5)(-= for t>=0method2:ttt tt At tt A tt A te t e t e t e t e C Be e CA B d e C d Bu e C t y --------=⎥⎦⎤⎢⎣⎡---+⎥⎦⎤⎢⎣⎡--=-===⎰⎰sin 51sin 3cos 1sin 2cos 015.01)()()(010)(0)(τττττfor t>=04.3 Discretize the state equation in Problem 4.2 for T=1 and T=π.离散化习题4.3中的状态方程，T 分别取1和π Answer:][][][][][]1[0k DU k CX k Y k BU d e k X e k X TA AT +=⎪⎭⎫ ⎝⎛+=+⎰ααFor T=1,use matlab: [ab,bd]=c2d(a,b,1) ab =0.5083 0.3096 -0.6191 -0.1108 bd =1.0471 -0.1821[]][32][][1821.00471.1][1108.06191.03096.05083.0]1[k X k Y k U k X k X =⎥⎦⎤⎢⎣⎡-+⎥⎦⎤⎢⎣⎡--=+for T=π,use matlab:[ab,bd]=c2d(a,b,3.1415926) ab =-0.0432 0.0000 -0.0000 -0.0432 bd =1.5648 -1.0432[]][32][][0432.15648.1][0432.0000432.0]1[k X k Y k U k X k X =⎥⎦⎤⎢⎣⎡-+⎥⎦⎤⎢⎣⎡--=+ 4.4 Find the companion-form and modal-form equivalent equations of 求系统的等价友形和模式规范形。
线性系统理论+课后答案+(程兆林+马树萍+著)+科学出版社
t 0
⎡e −t ⎢ At 11. 解： e = ⎢ 0 ⎢0 ⎣
课
⎛ (4t − 1)e − t + e −2t ⎞ ⎟ =⎜ ⎜ (3 − 4t )e −t − 2e − 2t ⎟ . ⎝ ⎠
te− t e−t
x(t ) = e At x0 + ∫ e A(t −τ ) Bu (τ )dτ
= e x0 +
⎡ e −τ ⎢ ⎢0 ⎢0 ⎣
w.
⎞ ⎟dτ ⎟ ⎠
案 网
e −τ − e −2τ ⎞⎛ 2 ⎞ −(t −τ ) ⎟⎜ dτ ⎜ ⎟ ⎟e 2e − 2τ − e −τ ⎟ ⎠⎝ 0 ⎠
τ e−τ
e
−τ
0
0 ⎤ ⎡0 ⎤ ⎥ ⎥ 0 ⎥⎢ ⎢1 ⎥ dτ −2τ ⎥ e ⎦⎢ ⎣ 4⎥ ⎦
co
x(t ) = e At x(0) + ∫ e A( t −τ ) Bu (τ )dτ
0
⎛ 2e − t − e −2t =⎜ ⎜ − 2e − t + 2e − 2 t ⎝ ⎛ 2e −τ − e −2τ +∫ ⎜ 0 ⎜ − 2e −τ + 2e − 2τ ⎝
t
e − t − e −2t ⎞⎛ 0 ⎞ ⎟⎜ ⎜ ⎟ ⎟ − e − t + 2e − t ⎟ ⎠⎝ 1 ⎠
w.
0
kh
C1 s n−1 + " + Cn−1 s + Cn + C0 . s n + a1s n−1 + " + an−1 s + an
9. 证明类似定理 1.4, 此处略.
w.
−1
1 0⎞ ⎛ 0 ⎛0⎞ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ 7．解：(1) A = ⎜ − 2 − 3 0 ⎟ ， B = ⎜ 1 ⎟ ， C = (0 0 1) . ⎜ − 1 1 3⎟ ⎜ 2⎟ ⎝ ⎠ ⎝ ⎠
华电线性系统理论大作业
分数: ___________任课教师签字：___________ 华北电力大学研究生结课作业学年学期：2014-2015学年第一学期课程名称：线性系统理论学生姓名：学号：提交时间：2014年11月27日目录1.绪论 (1)2.球杆系统分析与建模 (1)2.1球杆模型简介 (1)2.2拉格朗日法建模 (1)2.3拉格朗日模型线性化及状态空间表达式求取 (4)3. 系统稳定性分析 (5)3.1有初始状态下求取系统响应曲线 (6)3.3稳定性判断并求取零极点分布图 (7)4.系统能控性判别 (8)4.1代数判据 (8)4.2模态判据 (8)4.3可控性与可稳定性 (10)5.系统极点配置 (10)5.1极点配置方法 (10)5.1.1状态反馈原理 (11)5.1.2输出反馈原理 (11)5.1.3PID配置极点原理 (12)5.1.4三种反馈对比 (12)5.2.用状态反馈进行极点配置 (12)6.可观性分析及带状态反馈的状态观测器的设计 (16)6.1能观性分析 (16)6.1.1代数判据 (16)6.1.2模态判据 (16)6.3全维观测器原理 (17)6.4全维状态观测器结构 (17)6.5全维状态观测器设计 (18)6.6全维状态观测器Simulink仿真 (18)6.7全维状态观测器在干扰下的性能研究 (20)7.总结 (22)1.绪论球杆系统是控制理论中很经典的一个模型，通常用来检验控制策略的效果，并且很多实际系统都可以近似抽象为球杆模型，因此，对球杆系统的研究很有意义，本文从球杆模型的拉格朗日法建模入手，对球杆系统稳定性，能控能观性等控制特性进行分析。
2.球杆系统分析与建模2.1球杆模型简介球杆系统由底座，直流伺服电机，光滑导轨，小球等组成，导轨在伺服电机的带动下转动，小球在自身重力的作用下沿着光滑的金属导轨自由滚动，球杆系统简图如下，其中x 是小球在导轨上相对于导轨中心的位移量，以导轨左侧为正，α是导轨相对于水平线的倾斜角。
线性系统大作业范文
线性系统大作业范文线性系统是控制理论中的重要概念，它涉及到系统的线性性质以及如何对系统进行控制和优化。
在本次大作业中，我研究了一个线性系统的特性，并尝试设计一个控制策略，以优化系统的性能。
以下是我对此的详细分析和实施方案。
我选择研究一个被广泛应用于调节系统中的经典线性系统，即比例-积分-微分控制器（PID控制器）。
这种控制器通过测量误差信号，并根据比例、积分和微分增益来计算控制信号，使系统的输出尽量接近期望值。
PID控制器的优点是简单、稳定且易于调节。
我首先建立了一个模型以更深入地了解系统的特性。
我选择了一个简单的一阶系统作为示例。
该系统由一个控制信号u和输出信号y之间的线性关系组成，可以使用方程y=ku来表示，其中k是系统的增益。
然后，我对这个系统进行了频率响应分析。
通过使用傅里叶变换和频谱分析，我确定了系统的幅度和相位响应。
通过分析振荡频率、幅度衰减和相位延迟等指标，我能够了解系统的稳定性和动态响应。
接下来，我设计了一个PID控制器来优化系统的性能。
PID控制器的核心是比例、积分和微分增益。
比例增益用于调整控制信号与误差信号的比例关系，积分增益用于处理系统的静差，而微分增益用于校正系统的动态响应。
通过适当调节这些参数，可以优化系统的响应速度、稳定性和误差补偿能力。
为了确定PID控制器的最佳增益，我使用了试探法。
我从一个合理的起始点开始，逐渐调整增益，观察系统的响应，并根据响应结果进行微调。
通过不断迭代，最终我找到了一组使系统达到最佳性能的增益。
为了验证PID控制器的效果，我进行了仿真实验。
我利用MATLAB软件搭建了一个模拟环境，输入初始参数和控制信号，然后模拟系统的输出。
通过比较使用PID控制器前后的系统性能指标，如误差补偿能力、响应速度和稳定性，我确认了PID控制器的优越性。
最后，我对PID控制器的适用性进行了讨论。
尽管PID控制器广泛应用于各种应用领域，但它并不适用于所有系统。
对于具有高度非线性特性、时变性或多变量耦合的系统，PID控制器的效果可能不理想。
(NEW)管致中《信号与线性系统》(第5版)笔记和课后习题(含考研真题)详解
4．能量信号与功率信号 信号的能量，功率公式为：
如果信号总能量为非零的有限值，则称其为能量信号；如果信号平 均功率为非零的有限值，则称其为功率信号（power signal）。
二、信号的简单处理
1．信号的相加与相乘 两个信号的相加（乘）即为两个信号的时间函数相加（乘），反映 在波形上则是将相同时刻对应的函数值相加（乘）。图1-1所示就是两 个信号相加的一个例子。
形状不变的同时，沿时间轴右移 的距离；如 为负值则向左移动。图
1-2为信号延时的示例。
图1-2
3．信号的尺度变换与反褶
信号 经尺度变换后的信号可以表示为 显然在 为某值 时的值 ，在
，其中 为一常数。
的波形中将出现在 ＝ / 的位置。因此，如 为正数，当 ＞1 时，信号波形被压缩（scale—down）；而 ＜1时，信号波形被展宽 （scale up）。如 ＝-1，则 的波形为 ，波形对称于纵坐标轴的 反褶（reflection）。
若
则
系统若具有上式表示的性质则为非时变系统，不具有上述性质则为 时变系统。
3．连续时间系统与离散时间系统
连续时间系统（continuous-time system）和离散时间系统（discretetime system）是根据它们所传输和处理的信号的性质而定的。前者传输 和处理连续信号，它的激励和响应在连续时间的一切值上都有确定的意 义；与后者有关的激励和响应信号则是不连续的离散序列。
（4）错误。例如
与
（门函数）却是能量信号。
均为功率信号，但两者之和
（5）错误。例如
与 均为功率信号，但两者之积
（门函数）却是能量信号。
（6）错误。例如 为功率信号， 为能量信号，但两者之积 却不是能量信号。
线性系统大作业1
xdot(1)=-R/L*x(1)-1/L*x(2)+1/L*f(t);
xdot(2)=1/C*x(1);
function in=f(t)
in=(t>0)*2;
end
end
仿真求解状态方程代码如下：
L=1;
C=0.1;
R=1.5;
[t,x]=ode45('funcforex14',[-1,10],[0;1],[],R,L,C);
的根。方阵A有n个特征值；实际物理系统中，A为实数方阵，故特征值或为实数，或为成对共轭复数；如A为实数对称方阵，则其特征值都是实数。
4.2系统的不变量与特征值的不变性
同一系统，经非奇异变換后，得
公式(4.1)
其特征方程为
公式(4.2)
公式(4.1)与公式(4.2)形式虽然不同，但实际是相等的，即系统的非奇异变换，其特征值是不变的。可以证明如下：
xlabel('t/ms');ylabel('电压/V');title('系统响应');
[t,x]=ode45('funcforex13',[-1,10],[0;1],[],R,L,C);
figure(1);plot(t,x(:,1),'k');hold on;xlabel('time sec');
figure(1);plot(t,x(:,1),'r');hold on;xlabel('time sec');grid;
xlabel('t/ms');ylabel('电压/V');title('齐次性');
线性系统理论大作业
《线性系统理论》大作业报告引言：研究线性定常连续系统状态方程的解时，求解状态方程是进行动态系统分析与综合的基础，是进行定量分析的主要方法。
而线性定常连续系统状态方程的解由两个部分相加组成。
第一个部分是由初始状态所引起的自由运动，即状态的零输入响；第二个部分是由输入所引起的系统强迫运动,其值为输入函数与矩阵指数函数的卷积，即状态的零状态响应。
由于这两部分中都包含有状态转移矩阵，因此状态转移矩阵的计算是线性定常连续系统状态方程求解的关键。
本文先总结了的计算方法，并运用matlab命令求解证明各方法的正确性及给出相应的零输入响应仿真结果。
然后推导了脉冲响应的公式，希望通过飞机模型的例子来研究其系统的脉冲响应。
最后推广研究了任意输入的零状态响应。
第一部分的计算方法及零输入响应的仿真证明一．的计算方法1.根据的定义直接计算定义式是一个无穷级数，故在计算中必须考虑级数的收敛条件和计算收敛速度问题。
类似于标量指数函数，对所有有限的常数矩阵A和有限的时间t来说，矩阵指数函数这个无穷级数都是收敛的。
显然用此方法计算一般不能写成封闭的解析形式，只能得到数值计算的结果。
2.变换A为约旦标准型因为任何都可经线性变换成为对角矩阵或约旦矩阵，因此下面将利用对角矩阵和约旦矩阵的矩阵指数函数计算的简便性质，通过线性变换将一般形式的系统矩阵变换成对角矩阵或约旦矩阵计算其矩阵指数函数。
对于矩阵A，若经过非奇异变换（相似变换）矩阵Ｐ作变换后，有则3. 利用拉氏反变换求已知齐次方程两边取拉氏变换即对上式两边取拉氏反变换得齐次微分方程的解：而由定义法求得的齐次微分方程的解为比较两式得4. 应用凯莱—哈密顿定理求（1）由凯莱—哈密顿定理，方阵A 满足其自身的特征方程，即()1110 0n n n fA A a A a A a I--=++++=故121210...n n n n n A a A a A a A a I ----=-----它是的线性组合。
线性系统第二次大作业
目录第一章矩阵论基础........................................................................................... - 1 -1.1子空间与不变子空间 ........................................................................... - 1 -1.2 线性定常系统解的结构....................................................................... - 1 - 第二章控制论的相关概念 ............................................................................... - 2 -2.1稳定性理论........................................................................................... - 2 -2.2 能控性与能观性 .................................................................................. - 2 - 第三章基于不变子空间的系统分析 ................................................................ - 3 -3.1 不变子空间与系统的解集结构 ........................................................... - 3 -3.2不变子空间与能控能观性.................................................................... - 4 -3.2.1 不变子空间与能控性 ....................................................................... - 4 -3.3不变子空间与卡尔曼分解.................................................................... - 6 - 第四章BIBO稳定性和李雅普诺夫稳定的关系 ............................................ - 10 -4.1 BIBO稳定的充要条件....................................................................... - 10 -4.2 李雅普诺夫稳定的充要条件............................................................. - 10 -4.3 渐进稳定的充要条件 ........................................................................ - 11 -4.4 内部稳定必定BIBO稳定 ................................................................. - 11 -4.5 外部稳定不一定内部稳定................................................................. - 11 -4.6 临界稳定不一定BIBO稳定 ............................................................. - 12 -4.7 特定初态的内部稳定性..................................................................... - 14 -4.8 内部稳定与BIBO稳定等价条件...................................................... - 14 -4.9 初始状态，输入矩阵，输出矩阵对状态稳定的影响....................... - 15 - 第五章总结 .................................................................................................... - 17 - 第六章参考文献............................................................................................. - 18 -第一章 矩阵论基础1.1子空间与不变子空间1.1.1子空间设W 是数域P 上线性空间V 的非空子集，则W 是V 的线性子空间的充要条件是：a) 若,W W ∈+∈，则αβαβ b) ,W k P k W ∈∈∈，则αα1.2.1不变子空间设T 是线性空间V 的一个线性变换，又W 是V 的一个子空间，若对于任意W ∈，α都有T W ∈α，即：()T W W ⊂则称W 是线性变换T 的不变子空间。
管致中信号与线性系统第5版答案
1答案1.1说明波形如图1-4所示的各信号是连续信号还是离散信号。
图1-4答：连续时间信号是指它的自变量（时间变量t）是连续的，若时间变量的取值是离散的，则为离散时间信号。
图1-4中，（a）、（b）、（d）、（e）是连续信号，而（c）、（f）是离散信号。
1.2说明下列信号是周期信号还是非周期信号。
若是周期信号，求其周期T。
（a）（b）（c）（d）（e）（f）（g）提示：如果包含有个不同频率余弦分量的复合信号是一个周期为的周期信号，则其周期必为各分量信号周期（＝1,2,3，……，）的整数倍。
即有＝或。
式中为各余弦分量的角频率，＝为复合信号的基波频率，为正整数。
因此只要找到个不含整数公因子的正整数使成立，就可判定该信号为周期信号，其周期为：如复合信号中某两个分量频率的比值为无理数，则无法找到合适的；，该信号常称为概周期信号。
概周期信号是非周期信号，但如选用某一有理数频率来近似表示无理数频率，则该信号可视为周期信号。
所选的近似值改变，则该信号的周期也随之变化。
例如的信号，如令 1.41，则可求得＝100，＝141，该信号的周期为＝200 。
如令 1.414，则该信号的周期变为2000 。
答：（a）sint、sin3t的角频率之比，因此该信号为周期信号，其周期为（b）sin4t、sin7t的角频率之比，因此该信号为周期信号，周期。
（c）①当时，sin3t、sinπt的角频率之比，因此该信号为周期信号，周期；②当时，由于π是无理数，因此该信号为非周期信号。
（d）cosπt、sin2πt的角频率之比，因此该信号为周期信号，周期。
（e），即所以该信号是周期信号，周期（f），因此该信号为周期信号，周期。
（g）[asin(2t)＋bsin(5t)]2由于，所以该信号为周期信号，周期T＝2π。
1.3说明下列信号中哪些是周期信号，哪些是非周期信号；哪些是能量信号，哪些是功率信号。
计算它们的能量或平均功率。
(1)(2)(3)(4)(5)答：（1）严格地讲，周期信号应该是无始无终的，所以该信号应该算作非周期信号。
线性系统理论习题集(郑大仲)
第2章一、状态空间描述的建立1． (由系统机理建立状态空间描述) 如图电路，写出系统的状态方程和输出方程。
选择状态变量x =u c ，输入变量u = e (t )，输出变量y = u c 。
解：如图电路，写出系统的状态方程和输出方程。
选择状态变量x =u c ，输入变量u = e (t )，输出变量y = u c 。
解：11c c du e u R C ,x x u ,y xdt RC RC=+⋅=-+=2．(由输入输出描述建立状态空间描述)系统的传递函数如下，求系统的状态空间描述41265)(232+++++=s s s s s s G解：可控标准形， []x 115100x 6124100010x =⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡+⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡---=y u ； ； 或可观标准形， []x 100115x 6101201400x =⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡+⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡---=y u ； 3．例2.3 给定单输入单输出线性定常系统的输入输出描述为3324160720()16194640s s G s s s s ++=+++ 试求系统的状态空间表达式。
解：此例中3m n ==。
由长除法得3232324160720646161840()41619464016194640s s s s G s s s s s s s ++---==+++++++则系统的状态空间表达式为e(t)u c[][]112233123010000106401941611840616644x x x x u x x x y x u x ⎡⎤⎡⎤⎡⎤⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥=+⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥---⎣⎦⎣⎦⎣⎦⎣⎦⎡⎤⎢⎥=---+⎢⎥⎢⎥⎣⎦4．例2.2：已知二阶系统的微分方程22yy y T u u ξωω++=+ 试求系统的状态空间表达式。
解：可控规范形实现为：[]1112222010121c c c c c c xx x u y T x x x ωξω⎡⎤⎡⎤⎡⎤⎡⎤⎡⎤=+=⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥--⎣⎦⎣⎦⎣⎦⎣⎦⎣⎦； 则可观测规范形实现为：[]2111222100112o o o o o o x x x u y x x x T ωξω⎡⎤⎡⎤-⎡⎤⎡⎤⎡⎤=+=⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥-⎣⎦⎣⎦⎣⎦⎣⎦⎣⎦ ；二、传递函数矩阵的计算1．系统的状态空间描述如下，求系统的传递函数矩阵G (s )，u 10x 5261x ⎥⎦⎤⎢⎣⎡+⎥⎦⎤⎢⎣⎡--= ；x 0210⎥⎦⎤⎢⎣⎡=y 解：⎥⎦⎤⎢⎣⎡+-+=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎥⎦⎤⎢⎣⎡+--+⎥⎦⎤⎢⎣⎡=-=--1217611052610210)I ()(211s s s s s B A s C s G 。
《线性系统设计作业》word版
线性系统理论设计作业专业：学号：姓名：指导老师：解:1、①将惯性环节等效变换并带入数据得到如下所示：系统不加扰动和任何反馈及校正装置时，在t=0s时，加上阶跃输入u=1500，得到波形如下：可以看出输出不能跟随输入变化，而且稳态误差较大，不能符合系统控制要求。
令n x =1；d U x =2 ；d I x =3得状态空间表达式如下：Y = []x 001②判断系统稳定性，在MATLAB 中输入以下程序: >> A=[0 0 18.086;0 -588.235 0;-8.1012 59.524 -25]; P=poly(A); roots(P) 运行结果如下：ux x x x x x ⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡+---=•••0412.23529032125524.591012.80235.5880086.1800321-588.2350-15.6196-9.3804可以看到特征方程的所有特征值均为负实数，所以系统是稳定的。
③判断系统的能控性与能观性，在MATLAB中输入以下程序：A=[0 0 18.086;0 -588.235 0;-8.1012 59.524 -25];B=[0;23529.412;0];C=[1 0 0];M=ctrb(A,B)RM=rank(M)N=obsv(A,C)RN=rank(N)运行结果如下：M =1.0e+009 *0 0 0.02530.0000 -0.0138 8.14170 0.0014 -0.8589RM =31.0e+003 *0.0010 0 0 0 0 0.0181 -0.1465 1.0766 -0.4522 RN = 3 >>从计算结果可以看出，系统能控性矩阵和能观测性矩阵的秩都是3，为满秩，因此该系统是可控的，也是能观测的。
④反馈控制系统的设计因为被控系统能控又控制，维数不少于误差的维数且rankC=1=m ，故满足式0A B rank n m C ⎡⎤=+⎢⎥⎣⎦，即增广系统状态完全能控，所以可以采用线性状态反馈控制律 12u K x K w =-+来改善系统的动态和稳态的性能，在式中，11[k K = 2k ]3k 。
线性系统的同时镇定问题
1 引 言 (Introduction)
线 性 系 统 的 同 时 镇 定(simultaneous stabilization)问 题 是 系 统 与 控 制 理 论 中 的 基 本 问 题, 有 着 广泛的理论意义和应用价值[1∼3] . 作为一广义鲁棒 控制问题, 其来源于实际工程中多模型特征系统的 稳定需要, 例如, 飞行器的动态特性随着其飞行高度 和速度而变化[4] , 实际对象可能由于某些传感器的 失效而有几种工作模式[5] . 这一问题描述非常精炼, 多年来一直受到系统与控制理论界广泛关注. 线性 系统同时镇定问题的研究可溯源到单对象可镇定条 件这一经典结果, 进而在两个对象的同时镇 定 问 题
第 28 卷第 1 期 2011 年 1 月
文 章号: 1000−8152(2011)01−0001−12
控 制 理 论 与 应 用
Control Theory & Applications
Vol. 28 No. 1 Jan. 2011
线性系统的同时镇定问题
关 强1 , 何冠男2 , 王 龙3 , 郁文生4
元(Unit)控制器集合, 显然U (cl(D))中的任何元素及 其逆元在cl(D)上都是解析的.
3
基 本问 题 和 相 关 结论 (Basic problems)
首先, 给出一般意义下的线性系统同时镇定问题 描述[1∼3, 18] : 线性系统同时镇定问题: 给定k 个线性时不变、 单输入单输出对象p1 , p2 , · · · , pk , 问在什么条件下 存在控制器c, c同时镇定每个对象pi (i = 1, · · · , k )? 上 述 问 题 当 仅 考 虑 单 个 对 象, 即k = 1时, 退 化为单个对象的镇定问题, 此时只要描述该对象 的传递函数不出现零点和极点相消的情况, 则能 实现镇定的控制器总是存在的[1∼3] , 并且Youla等 人[19, 20] 及Kucera[21] 还用参数化方法对所有实现镇 定的控制器进行了完整的刻画[1∼3, 22] , 即有如下结 果: