利用z变换解差分方程
z变换求解差分方程步骤
z变换求解差分方程步骤嘿，咱今儿就来讲讲这用 z 变换求解差分方程的步骤哈。
这可就像是解开一道神秘的谜题呢！你想想，差分方程就像是一个调皮的小精灵，藏着好多秘密等我们去发现。
而 z 变换呢，就是那把神奇的钥匙啦。
首先呢，得把差分方程给它表示清楚咯，可不能模模糊糊的。
就像你要找东西，总得先知道要找啥样的不是？然后对这个差分方程进行 z 变换，这就好比给它施了个魔法，一下子就变得不一样啦。
在这个过程中啊，你得细心点儿，可别弄错啦。
这就跟走迷宫似的，一步错步步错呀。
接着呢，就会得到一个关于 z 的表达式，这可就是我们前进的线索呢。
然后呢，咱得把这个表达式给它化简化简，把那些复杂的东西都去掉，就像给苹果削皮一样，让它露出最精华的部分。
这时候可就考验咱的本事啦，得有耐心，还得有那么点儿小技巧。
再接下来呀，就得求解啦！这就像是终于找到了宝藏的位置，要把它挖出来一样。
把 z 的值求出来，这可不容易呢，但咱不能怕呀，要勇往直前！等求出了 z 的值，可别以为就大功告成咯。
还得把它变回原来的世界，也就是反变换回去。
这就像是把变了形的东西再变回来，可神奇啦。
哎呀，你说这过程是不是挺有意思的？就好像是一场冒险，每一步都充满了挑战和惊喜。
你要是能熟练掌握这 z 变换求解差分方程的步骤，那可就厉害咯，就像是拥有了超能力一样！你想想，以后遇到那些复杂的差分方程，别人都抓耳挠腮不知道咋办的时候，你就能轻松搞定，那多牛呀！这就好比别人还在走路，你都开上小汽车啦，一下子就把他们甩在后面啦。
所以呀，可得好好学这 z 变换求解差分方程的步骤哦，别偷懒，多练练，肯定能掌握得牢牢的。
到时候，不管啥样的难题都难不倒你啦！这多棒呀，是不是？。
应用z变换求解差分方程
A1 0.5
A2 0.45
Y z z z 0.5 0.45 z z 1 z 0.9
yn 0.5 0.45 0.9
n
n 0
例8-7-2
已知系统框图
列出系统的差分方程.
2 n 0 x n 0 n0
n
x n
2)用z变换求解需要 y 1, y 2, 用y1, y0由方程迭代出
1 5 y 1 , y 2 2 4 3)差分方程两端取z变换，利用右移位性质
Y z 3 z 1Y z y 1 2 z 2Y z z 1 y 1 y 2 z z 1 x 1 0 z z2 z2 a.由激励引起的零状态响应 z 1 1 2 Yzs z 1 3 z 2 z z2 z2 Yzs z 即 z 22 零状态响应为 n Yzs z y zs n n 1 2 un
序言
一．应用z变换求解差分方程步骤
一．步骤
(1)对差分方程进行单边z变换（移位性质） (2)由z变换方程求出响应Y(z)
(3) 求Y(z) 的反变换，得到y(n)
二．差分方程响应y(n)的起始点确定
全响应y(n)根据输入信号加上的时刻定 对因果系统y(n)不可能出现在x(n)之前 观察Y(z)分子分母的幂次 分母高于分子的次数是响应的起点 2z Y z 2 z 1z 2
1 E
3
1 E 1 E
y n
, y 0 y 1 0,
求系统的响应y(n) 解： 1) 列差分方程，从加法器入手
2
xn xn 1 3 yn 1 2 yn 2 yn yn 3 yn 1 2 yn 2 xn xn 1
差分方程的Z变换解
其中： 其中：
。
14
实验步骤与方法
用ztrans、iztrans求实验内容1和2。在命令窗口求解 ztrans、iztrans求实验内容 求实验内容1 即可。 即可。 在例3 计算的是前向差分方程。但实验内容3 (a)是 在例3中，计算的是前向差分方程。但实验内容3 (a)是 后向差分方程。所以要仿照例3的程序和Z 后向差分方程。所以要仿照例3的程序和Z变换求解后 向差分方程的原理编写用z 向差分方程的原理编写用z变换计算前向差分方程的零 输入响应,零状态响应,全响应的程序。 输入响应,零状态响应,全响应的程序。 仿照例3的方法，完成实验内容3的编程。 仿照例3的方法，完成实验内容3的编程。上机调试程 序，与理论计算结果比较。 与理论计算结果比较。 由于实验内容4有复数极点， 由于实验内容4有复数极点，用符号运算的方法就不能 计算。这需要用部分分式法和Z 计算。这需要用部分分式法和Z变换解差分方程的原理 来完成实验内容4的编程。（提高实验） 来完成实验内容4的编程。（提高实验） 。（提高实验
4
实验原理与说明
3、差分方程的Z变换解 差分方程的Z 若线性常系数差分方程描述的系统为： 若线性常系数差分方程描述的系统为：
（1）已知零输入初始值 对上式两边取 变换有： 变换有：
和
上式的第一项为零输入响应，第二项为零状态响应。 上式的第一项为零输入响应，第二项为零状态响应。
5
实验原理与说明
（2）已知系统初始值 对原方程式两边取
10
实验内容 1
求下列序列的变
(a) (b)
换，并注明收敛域。 并注明收敛域。
(c) (d)
11
实验内容 2
求下列
信号与系统5-2差分方程的Z变换解课件
电信学院
1
前向差分方程
查公式
考虑二阶系统：
y(k 2) a1y(k 1) a0 y(k) b2 f (k 2) b1 f (k 1) b0 f (k)
初始值：yzi (0), yzi (1)
两边取Z变换有：
(z2 a1z a0 )Y (z) yzi (0)z2 yzi (1)z a1yzi (0)z (b2z2 b1z b0 )F(z)
1
(z
1)( z
2)
z
1
3
z
1
z
1
3
z
2
全响应
yzs (k )
[2 3
(1)k
1 3
(2)k
] (k)
y(k)
yzi
(k)
yzs (k )
[
2 3
6(1)k
2 3
(2)k
]
(k)
电信学院 返回
8
例 5.12 解 法 二
y(k 2) 3y(k 1) 2y(k) f (k 1) 3 f (k) yzi(1)=1, yzi(2)=3
F(z)
Y (z) Yzi (z) Yzs (z) 零输入响应
零状态响应
电信学院
3
系统函数
定义
H
(z)
零状态响应的z变换 激励信号的z变换
Yzs (z) F(z)
二阶系统零状态响应
Yzs (z)
b2z2 b1z b0 z2 a1z a0
F(z)
H (z)F (z)
对n阶LTI系统的系统函数
(b2z2 b1z b0 )F(z) b2 f (0)z2 b2 f (1)z b1 f (0)z
令：M (z) [ y(0) b2 f (0)]z2 [ y(1) a1y(0) b2 f (1) b1 f (0)]z
差分方程及其Z变换法求解
例1：右图所示的一阶系统描述它的微分方程为
y(t ) Ke(t ) K (r (t ) y(t ))
y(t ) Ky(t ) Kr (t )
用一阶前向差分方程近似：
(1)
r( t ) e( t ) -
K
1/s
y( t )
y (k 1)T y (kT ) dy y (t ) lim dt T 0 T
由图：x1 (k 1)T x2 (kT )
zX 1 ( z ) zx1 (0) X 2 ( z )
x2(kT)
z
1
x1(kT)
z 1
x1(0) 1
x1 ( z)
x2(z) y[(k+1)T]
例2：画出例2所示离散系统的模拟图
y[(k 1)T ] -( KT -1) y(kT ) + KTr (kT ) r(kT)
y (k 1)T y (kT ) T
(T 很小)
(2)
式中：T为采样周期，（2）代入（1）得：
y (k 1)T (KT 1) y(kT ) KTr(kT )
y(k 1) ( K 1) y(k ) Kr (k )
(3)
二、离散系统差分方程的模拟图
连续系统采用积分器s-1作为模拟连续系统微分方程的主要器件； 与此相对应，在离散系统中，采用单位延迟器z-1。 单位延迟器：把输入信号延迟一个采样周期T秒或延迟1拍。
再利用初始条件，逐次迭代得到各采样时刻的值。
特点：适用于计算机处理求解。 例3：用迭代法解二阶差分方程 y(k+2) +3y(k+1)+2y(k)=1(k)
利用初始条件 y(0)=0, y(1)=1，则有： y(k+2) =-3y(k+1) -2y(k)+1(k) y(2) =-3y(1) -2y(0)+1(0)= -3*1-2*0+1= -2
K2.11-差分方程的z变换解
y(2)
1
z2 3z , F(z) z
(z 1)(z 1)(z 2)
z 1
1 z 1 z 11 z , | z | 2 6 (z 1) 2 (z 1) 3 (z 2)
y(k) 1 1k 1 (1)k 11(2)k , k 0
62
i0
k 0
j0
n
n
i 1
m
[ ani z i ]Y (z) ani [ y(k i)z k ] ( bm j z j )F (z)
i0
i0
k 0
j0
2
差分方程的z变换解
Y (z)
M (z) A( z )
B(z) A( z )
F(z)
Yzi (z)
Yzs (z)
系统函数 H (z) Yzs (z) B(z) F (z) A(z)
5
差分方程的z变换解
y(k) 3y(k 1) 2 y(k 2) f (k 2)
对差分方程两边取单边z变换，得
0
1
Y (z) 3[z1Y (z) y(k 1)zk ] 2[z2Y (z) y(k 2)zk ] z2F (z)
k 0
k 0
Y
(z)
(3
2z1) y(1) 2 1 3z 1 2z 2
yzs (1) yzs (2) 0, f (k) (k)
由右移性质，对方程两边取单边z变换，得
Yzs ( z)
3z 1 yzs ( z)
2
z
Y 2 zs
(
z
)
z2F (z)
Yzs
(z)
(1
z 2 3z1
2 z 2
)
F(z)
(z
差分方程的z变换解法ppt课件
例如：有一因果系统方程为：y(n) 1 y(n 1) 1 x(n)
2
2
⑴ 若y(-1)=2，求系统的零输入响应；
⑵ 若x(n)=(1/4)nu(n)，求系统的零状态响应；
解：⑴ 求零输入响应，系统方程为齐次方程。
y(n) 1 y(n 1) 0 2
系统方程求z变换
Y (z) 1 z1[Y (z) y(1)z] 0 2
y(n) 0.7 y(n 1) 0.1y(n 2) x(n) x(n 1) x(n) u(n) , y(1) 2, y(2) 7
解：对方程两边同求z变换
Y (z) 0.7z1[Y (z) y(1)z] 0.1z2[Y (z) y(2)z2 y(1)z] X (z)(1 z1)
§5-4 LTI系统Z变换分析法
利用Z变换求解线性常系数差分方程方法如下： ⒈对差分方程两边求单边z变换。注意：方程左边应用非因果的移
位性，方程右边应用因果序列的移位性。
⒉解代数方程，求输出序列的z变换Y(z)。
⒊求反z变换，得到输出的时间序列y(n)。
N
M
设差分方程为： ak y(n k)
X(z)
z z1
4
1 z2 Y(z) 2
(z 1)(z 1) 24
1z 1z
Y (z)
3 z
1
6 z
1
2
4
1
Y(z) 2 X (z) 1 1 z1 2
Y (z) z
(z
1z 2 1)(z
1)
24
11
z
3 1
matlab用z变换求解差分方程
matlab用z变换求解差分方程
在matlab中，可以使用z变换来求解差分方程。
z变换是一种将离散信号转换为复变量函数的方法，其在数字信号处理中有着广泛应用。
通过将差分方程转换为z域的方程，可以方便地求解。
在matlab中，可以使用ztrans函数来进行z变换的计算。
该函数需要输入一个差分方程，返回其在z域中的表示。
然后，可以使用iztrans函数来进行逆z变换，将z域的结果转换为时间域的结果。
在使用z变换求解差分方程时，需要注意选择合适的初始条件，以及确保差分方程是稳定的。
此外，还需要注意处理z变换中的极点和零点，以避免求解出现错误。
总之，使用matlab求解差分方程可以借助z变换的方法，通过简单的函数调用来实现。
需要注意的是，在实际应用中需要考虑各种因素，以保证求解的准确性和可靠性。
- 1 -。
6.5 用Z变换解差分方程
上述结论可由s平面与z平面的关系以及H(s)极点 分布与h(t)形状的关系直接得来
（五）由H(z)判定离散系统的稳定性
稳定系统： H z 的全部极点落在单位圆之内。
临界稳定系统：单位圆上有一阶极点，其余极点均位 于单位圆内。
不稳定系统：单位圆外有极点或单位圆上有高阶极点。
第六章 z变换、 离散系统的z域分析 小结
解：
零状态响应，初值为0
(1) Y z 3z 1Y z 2z 2Y z X z 1 z 1
Y z 1 z 1 z ( 2) H z 1 2 X z 1 3z 2z z2
综合
例：书：87页，例8-19
§6.5
用 z 变 换 解 差 分 方 程
§6利用Z变换解差分方程的一般规律； 方法的原理： 基于Z变换的线性和位移性 将差分方程转化为代数方程 使求解过程简化
线性时不变离散系统的差分方程一般形式：
a
k 0
N
k
y( n k ) br x ( n r )
N N A z n 1 k hn ZT Ak zk un k 0 z zk k 0
H z 的极点 zk ，可以是不同的实数或共轭复数， 决定了 hn 的特性。
zk在单位圆内，h(n)为衰减序列
zk在单位圆外， h(n)为发散序列 zk在单位圆上且为一阶： h(n)不衰减也不发散 zk在单位圆上且为高阶： h(n)为发散序列
2） A1 2 ，B1 2,
3) Y z 2
B2 2
z z z 2 2 2 z 1 z2 z 2
n n n
4) yn 2 1 2 2 2n 2 un
利用z变换解差分方程 ppt课件
利用z变换解差分方程
6
于是 令 则
M
br z r
Y(z)
r＝0 N
X (z)
ak zk
k＝0
M
br z r
H (z)
r＝0 N
ak zk
k＝0
Y(z)X(z)H (z)
此时对应的序列为 F y(n) 1[X(z)H (z)]
利用z变换解差分方程
7
例： 已知系统的差分方达程式表为
y(n)0.9y(n1) 0.05u(n) 若边界条y件(1) 1,求系统的完全响应。
5
若系统的起始状态y(l)=0(-N≤l≤-1),即系统处于 零起始状态，此时式(2)变成
N
M
1
a kz k[Y (z)b rz r[X (z) x (m )z m ]
k ＝ 0
r＝ 0
m r
如果激励x(n)为因X(z)
k＝ 0
r＝ 0
利用z变换解差分方程
3
线性常系数差分一方般程形的式为
N
M
ak y(nk) brx(nr)
k0
r0
（1）
将 等 式 两 边 取 换单 ，边 利z用变z 变性换得位 移 特
N
1
M
1
akzk[Y(z) y(l)zl] brzr[X(z) x(m)zm] （2）
k＝0
lk
r＝0
mr
利用z变换解差分方程
§7.7 利用z变换解差分方程
• 主要内容
•z变换解差分方程的一般步骤 •举例说明
• 重点：利用z变换解差分方程的一般步骤
利用z变换解差分方程
1
解差分方程的方法： （1）时域经典法 （2）卷积和解法 （3）Z变换解法
用单边Z变换解差分方程
n
h( n)
15
可以稳定
x ( n)
h( n)
k
y(n) x(n) * h(n)
h(k ) x(n k )
x(n) M
y ( n)
k
h ( k ) x ( n k ) M h( k )
k
k x ( k ) z
1 m k k z x ( k ) z x ( k ) z k m k 0 1 m k z X ( z ) x(k ) z k m
4
（4）对于因果序列x(n)
k m k x ( k ) z 0 1
1 2 2
10 z Y ( z ) 0.1z [Y ( z ) zy (1)] 0.02 z [Y ( z ) z y (2) zy (1)] z 1 10 z (1 0.1z 1 0.02 z 2 )Y ( z ) 0.08 z 1 0.28 z 1
2 1
yss (n) B sin[n 2 ( )]
28
Y (e ) H (e ) j X (e )
j
j
H (e ) H (e ) e B H (e ) A
j
j
j
j ( )
B j[ 2 ( ) 1 ( )] e A
( ) 2 ( ) 1 ( )
§8.7 用单边Z变换解差分方程
解差分方程的方法： （1）时域经典法 （2）卷积和解法 （3）Z变换解法
1
（一）复习Z变换的位移特性
若x(n)分别是双边序列、双边左移序列、 双边右移序列时，它们的双边和单边Z变 换是不同的： （1）双边序列的双边Z变换(p79-p83)
差分方程及其Z变换法求解
由图：x1 (k 1)T x2 (kT )
zX 1 ( z ) zx1 (0) X 2 ( z )
x2(kT)
z
1
x1(kT)
z 1
x1(0) 1
x1 ( z)
x2(z) y[(k+1)T]
例2：画出例2所示离散系统的模拟图
y[(k 1)T ] -( KT -1) y(kT ) + KTr(k 1)T y (kT ) T
(T 很小)
(2)
式中：T为采样周期，（2）代入（1）得：
y (k 1)T (KT 1) y(kT ) KTr(kT )
y(k 1) ( K 1) y(k ) Kr (k )
(3)
二、离散系统差分方程的模拟图
连续系统采用积分器s-1作为模拟连续系统微分方程的主要器件； 与此相对应，在离散系统中，采用单位延迟器z-1。 单位延迟器：把输入信号延迟一个采样周期T秒或延迟1拍。
y (t ) y(kT )(t kT )
* n 0
[1/ 6 1/ 2(1) k 2 / 3(2) k ](t kT )
n 0
例4：求y[(k+2)T]+y[(k+1)]+0.24y(kT)=u(kT)在单位阶跃函数 作用下的解。初始条件y(0)=0, y(T)=1。
U ( z ) Z [1(t )]
z z 1
0.446 1.429 1.875 z ( z -1) ( z 0.4) ( z 0.6)
y(kT ) 0.446 1.429(-0.4)k -1.875(-0.6)k
y (t ) [0.446 1.429(0.4) k 1.875(0.6) k ](t kT )
z变换求解差分方程例题
z变换求解差分方程例题
当我们求解差分方程时，可以使用Z 变换。
下面以一个简单的例子来说明如何使用Z 变
换求解差分方程。
假设我们有一个差分方程：y[n] - y[n-1] = x[n]
其中，y[n] 表示输出序列，x[n] 表示输入序列，n 表示时间索引。
现在，我们将以上方程进行Z 变换：Y(z) - z^(-1)Y(z) = X(z)
其中，Y(z) 和X(z) 分别表示Z 变换后的输出和输入序列。
将Y(z) 和X(z) 汇总，得到：Y(z) = X(z) / (1 - z^(-1))
现在，我们可以通过对Y(z) 进行逆Z 变换来求解差分方程。
首先，我们将Y(z) 展开为分式形式：Y(z) = X(z) / (1 - z^(-1)) = X(z) / (1 - 1/z) 然后，我们可以使用部分分式分解来简化表达式：Y(z) = X(z) / (1 - 1/z) = X(z) * z / (z - 1)
接下来，我们需要将Y(z) 逆变换为时间域的序列。
这可以通过查找Z 变换表格或使用Z 变换的逆变换公式来完成。
在这个例子中，逆变换公式告诉我们：y[n] = (z^n * X(z) * z / (z - 1))的逆变换
最后，我们需要将逆变换公式转化为时间域的表达式。
这可以通过查找逆变换表格或使用逆变换的公式来完成。
总结起来，如果要使用Z 变换求解差分方程，可以按照以下步骤进行操作：
.将差分方程进行Z 变换。
.将Z 变换后的表达式简化。
.使用逆变换公式将Z 变换的表达式转化为时间域的表达式。
.最后，得到差分方程的解析解。
z变换到差分方程
z变换到差分方程z变换（Z-transform）是一种在数字信号处理中广泛应用的数学工具，用于将离散时间域中的信号转换为连续时间域中的信号，从而更方便地对信号进行分析与处理。
通常情况下，我们可以将差分方程（difference equation）通过Z变换来求解，从而得到其对应的Z变换函数（Z-transform function）。
具体地说，对于给定的差分方程：y(n) + a1*y(n-1) + a2*y(n-2) + ... + ak*y(n-k) = b0*x(n) + b1*x(n-1) + b2*x(n-2) + ... + bm*x(n-m)其中，y(n)和x(n)分别表示输出和输入信号在时间点n的取值，a1、a2、…、ak和b0、b1、…、bm为常数系数，k和m为差分方程的阶数。
我们可以通过将差分方程中的所有项进行变换，得到其对应的Z变换函数：Y(z) + a1*Y(z)*z^{-1} + a2*Y(z)*z^{-2} + ... + ak*Y(z)*z^{-k} =b0*X(z) + b1*X(z)*z^{-1} + b2*X(z)*z^{-2} + ... + bm*X(z)*z^{-m}其中，Y(z)和X(z)分别表示输出和输入信号的Z变换函数，z^{-n}表示Z域中的时间延迟，也可以将其视为离散时间域中的退化因子，它对应的函数形式为z^{-n} = e^{-jwn}，其中w为频率。
通过对上述等式进行变换和整理，我们可以将Y(z)和X(z)表示为如下形式：Y(z) = [b0*X(z) + b1*X(z)*z^{-1} + b2*X(z)*z^{-2} + ... +bm*X(z)*z^{-m}] / [1 + a1*z^{-1} + a2*z^{-2} + ... + ak*z^{-k}]X(z) = [X(z) + X(z)*z^{-1} + X(z)*z^{-2} + ... + X(z)*z^{-m}] / [m0 + b1*z^{-1} + b2*z^{-2} + ... + bm*z^{-m}]其中，Y(z)表示差分方程的输出信号的Z变换函数，X(z)表示差分方程的输入信号的Z变换函数。
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于是
Y(z) =
br z−r ∑ ak z−k ∑
k＝ 0 M r＝ 0 N
M
X(z)
令
H(z) =
∑b z
r r＝ 0 N k＝ 0
−r
ak z−k ∑
则
Y(z) = X (z)H(z)
−1
此时对应的序列为 y(n) = F [X(z)H(z)]
差分方程为 例：若描述离散系统的 1 1 y(n) + y(n −1) − y(n − 2) = x(n) 2 2 x(n) = 2n u(n) , y( 已知激励 初始状态 −1) =1, y(−2) = 0, 求系统的零输入响应、 零状态响应和全响应。 求系统的零输入响应、 零状态响应和全响应。
ak z−k [Y(z) = ∑br z−r [X(z) + ∑x(m)z−m] ∑
k＝ 0 r＝ 0 m=−r N M −1
如果激励x(n)为因果序列， 如果激励x(n)为因果序列，上式可以写成 x(n)为因果序列
ak z−k [Y(z) = ∑br z−r X(z) ∑
k＝ 0 r＝ 0 N M
8.5节已经给出利用 节已经给出利用z 在8.5节已经给出利用z变换解差分方程的简 单实例，本节给出一般规律。 单实例，本节给出一般规律。这种方法的原 理是基于z变换的线性和位移性， 理是基于z变换的线性和位移性，把差分方程 转化为代数方程，从而使求解过程简化。 转化为代数方程，从而使求解过程简化。
k＝ 0 l =−k r＝ 0 m=−r −1
若激励x(n)=0,即系统处于零输入状态，此时 若激励x(n)=0,即系统处于零输入状态， x(n)=0,即系统处于零输入状态 差分方程（ 差分方程（1）成为齐次方程∑a y(n −源自) =0k=0 kN
而（2）式变为
ak z−k [Y(z) + ∑y(l)z−l ] = 0 ∑
−1
[
]
Y(z) A z Az 1 = + 2 z z −1 z − 0.9
Y(z) A z Az 1 = + 2 z z −1 z − 0.9
A = 0.5 1
A = 0.45 2
Y(z) z z = 0.5 + 0.45 z z −1 z − 0.9
y(n) = 0.5 + 0.45×(0.9)
n
(n ≥ 0)
思考题
• 1. 求差分方程的方法有哪些？ 求差分方程的方法有哪些？ • 2. 怎样利用z变换求差分方程？ 怎样利用z变换求差分方程？
达式为 例： 已知系统的差分方程表 y(n) − 0.9y(n−1) = 0.05u(n) y 求系统的完全响应。 若边界条件 (−1) = 1,求系统的完全响应。
解： 方程两端取z变换 方程两端取z变换
z Y(z) − 0.9 z Y(z) + y(−1) = 0.05 z −1 0.05z2 0.9y(−1)z Y(z) = + (z −1)(z − 0.9) z − 0.9
利用z §7.7 利用z变换解差分方程
• 主要内容
•利用z变换解差分方程的一般步骤 利用z 利用 •举例说明 举例说明
• 重点：利用z变换解差分方程的一般步骤 重点：利用z
解差分方程的方法： 解差分方程的方法： （1）时域经典法 （2）卷积和解法 （3）Z变换解法
一、利用z变换解差分方程的一般步骤 利用z
象函数Y (z) 第二步求零输入响应的 象函数Y zi y( 代入Y 将 −1) = 1, y(−2) = 0代入Yzi(z)表达式中得 1 −1 1 1 (z −1) − z(z −1) − z(z −1) Yzi(z) = 2 = 2 = 2 1 −1 1 −2 1 1 1 2 1+ z − z (z +1)(z − ) z + z− 2 2 2 2 2 2 1 − z z = 3 + 6 z +1 z − 1 2
一般形式为 线性常系数差分方程的
∑a y(n −k) =∑b x(n −r)
k=0 k r=0 r
N −k −1 −l M −r
N
M
（ 1）
将等式两边取单边z变 ，利用z变换位移特 性得 将等式两边取单边z 换 利用z ak z [Y(z) + ∑y(l)z ] = ∑br z [X(z) + ∑x(m)z−m] （2） ∑
两边取z变换 解：第一步将差分方程 两边取z 1 −1 1 −2 (z) (z) (z) (z) 得 Y + [z Y + y(−1)] − [z Y + z−1y(−1) + y(−2)] = X 2 2 将上式整理， 将上式整理，得 1 1 y(−1)(z−1 −1) + y(−2) 1 2 2 Y = (z) + X (z) 1 −1 1 −2 1 −1 1 −2 1+ z − z 1+ z − z 2 2 2 2 = Yzi(z) + Yzs(z)
k＝ 0 N −1
于是
Y(z) =
− ∑ak z−k ∑y(l)z−l
k＝ 0 N l =−k
N
l =−k
−1 −1
ak z−k ∑
k＝ 0
对应的响应序列是上式的逆变换，即 对应的响应序列是上式的逆变换，
y(n) = F [Y(z)]
−1
若系统的起始状态y(l)=0(-N≤l≤-1),即系统处于 若系统的起始状态y(l)=0(-N≤l≤-1),即系统处于 y(l)=0( 零起始状态，此时式(2) (2)变成 零起始状态，此时式(2)变成
第三步， zi 第三步，求Y (z)的z逆变换 2 1 1n n 得y 查表 y (n)=[− (−1) + ( ) u(n) 得 zi 3 6 2
第四步： Y (z), y ), ) 第四步：同理求 zs(z), Y 及 zs(n y(n z = 将X(z) 代入零状态响应象函数 得 ， z− 2 1 z2 z X = (z) × Y zs(z) = 1 1 1 1 z −2 1+ z−1 − z−2 z2 + z − 2 2 2 2 2 1 8 z − z z = 9 + 9 + 9 z +1 z − 1 z − 2 2 2 1 1 8 y ) (n 故 zs(n =[ (−1)n − ( )n + (2)n ]u ) 9 9 2 9 全响应为 4 1 1n 2 n n y(n = yzi (n + yzs(n =[− (−1) + ( ) + (2) ]u ) ) ) (n) 9 18 2 9