信号与系统-时域分析-微分方程求解.茅塞顿开版

原创 云深之无迹 2024-09-21 02:12

不是原创,就是把我学习中帮助理解的东西集合在一起,我觉得这个东西我不写出来,绝对不会有人向我这样扣的细的。记录也好,复习也罢。

先说为什么我们会这个响应念念不忘?

在特定的时空中研究具体的系统,如果时空是静止的,这个世界将很难想象,所以,系统的状态通常都是时空的函数,即随着时间、空间而变化,而研究自变量和因变量变化关系的数学工具正是导数,各变量导数之间的关系受自然规律约束,即形成微分方程。所以,微分方程就概括了系统的全部,就是系统的数学结构,解出来就知道系统对外部的信号如何响应的。

  1. 零输入响应:系统固有的响应,以及没有激励进来之前的能量
  2. 零状态响应:接收外界激励
  3. 完全响应:上面两个的叠加,本身和对外界的反应
  4. 单位脉冲响应:这个就是求系统本身的响应的
  5. 受迫(强迫)响应:特解,由输入的激励信号有关系。
  6. 自然(自由,固有)响应:自然响应是全响应中所有特征模式项的组合,齐次解的函数形式仅仅依赖于系统本身的特性
  7. 特解包含了特征模式,而且即使结合初始条件也无法确定系数
出于太晚的关系,这个强迫和自由我是没有写的,反正就是学会了已经。

这里需要补充很多文章中出现的概念:

特解往往称为受迫响应;特别的解,特别在符合当下激励项的解。
齐次解往往称为自然响应,也就是系统自己带的

“初始松弛”十分形象、十分贴切,比如你要研究一个弹簧拉伸长度与受力之间的关系,通常而言,如果外力为零,弹簧就应该处于松弛的状态。

也就是系统放在哪里,没干扰的情况。

线性常系数微分方程和线性常系数差分方程往往只是输入-输出的一种约束关系,而非显式函数表示

离散时间系统的单位脉冲响应分为有限长无限长,对应的系统分别称为FIR系统IIR系统

系统的特征多项式

这个式子等于0 的时候是特征方程,里面解出来叫系统的特征根。

然后就可以表示0输入响应为:

很明显也是特征根的线性组合

模式是有e,也就是指数函数的,上面的参数才是特征根

第一步写的真装逼,其次文章里面我没有写变换域,后面会有的。

两个约束

无非就是CLR元件,就这样就写出来了

经典法很固定,谁也可以算出来,后面的激励是固定的两种才可以求解

这个就更清晰啦

一般就是解出来是这样的

这种经典时域法也叫强迫响应,因为是x(t)位置,然后就是后面的激励是幂函数和指数函数,只有唐老师说明白了为什么这样的方程可以解出来。

以上都叫受迫响应,下面是唐老师的

可以看到图表里面有1,2他们的形式一样

受迫响应,里面是没有指数函数的项的,就是上面图里面的不含有特征模式

这PPT有问题哇,写错了

所以设置成这样的特解

就是这样的

因为是2阶系统,所以有两个约束,也就是0和导数0

因为经典的时域办法只能处理这样的激励项,如果这个信号变化,后面就是要重新的计算,如果初始值也变化,也就是后面的解方程也是需要在计算的,最后这就是纯纯的数学办法,不是很好回答物理上面的直观解答。

其次,得到的是完全响应,而无法分解为由内部条件和外部条件分别引起的分量。

我觉得经典时域法应该是差不多就这样了,接下来就完成卷积法。这个想法其实非常的自然,我们的难点就是求这个外部信号带给系统的响应,我们自然想用前面的东西,卷积正好就是,使用系统的响应和激励一卷积就求出来ZS状态的响应。

卷积法

不管是什么方法,我们都是要找到0输入和0状态两个解,然后加起来就行。因为0输入是系统蕴含的特性,所以可以使用经典时域法里面的求齐次方程解的办法。

也就是这个PPT里面说的内容

这个前部分简单

一般解出来的就是这几个结果,高数书也是这样写的

难得是这个0-的部分

你觉得这个0-,是什么东西,它在0之前就有,所以是:系统对内部条件的响应,零输入响应

题里面说的就是这样的情况,就是在信号来之前,我们对系统的状态是知道的,也就是0-,初始条件。

我们来好好的理解一下这段话的核心内涵,首先要时刻知道一点,系统现在的响应的能量来自于哪里?

看第一个,如果是t=0输入的,0-的时候,肯定就是没有外部的能量干扰,然后0+的时候能量有了,外部输入就起作用了。

第二个是,一般我们指0-是初始条件,因为这结合第一个说就是,0-的时候其实就是系统原有的响应(也可以说能量,但是就方便理解,可能不多说的),也就是说题里面给的0-,是初始值的意思。

第三个,如果这个系统没有外部能量输入,那这个0-,0+是一样的,因为在0+,系统没有变化。

最后一个,全响应是有俩项的,最后激励的加入是导致0+以后系统的充能的。

所以记住一点,全响应的时候是不同的,还要知道他们两者之间的独立性

此时看题,就很明白了,要的是0输入,ZI,那初始值就是这样,直接计算就好了。

ZI的值,后面一项是为0的,所以就没有用,即使难也没有用到

这个是复根的,一共三个,完美了,全网最佳的文章出现了

接下来是ZS的求解

叽叽歪歪说了这么多的意思就是:

可以把后面的激励项和系统的响应做卷积

直接 推导好不好 

先不说里面的算法,反正就是这样的纯联系,都给你了,不卷积等什么

还记得我上篇写的东西吗?

后面的函数就是脉冲信号

最后一个,单位的冲激信号

信号与系统漫谈-基础回顾

一个线性时不变系统的特性可以完全由它的单位脉冲响应决定,这句话有两层含义:
  • 一般而言,此结论仅适用于线性时不变系统;
  • 线性时不变系统的特性完全由单位脉冲响应决定。

这个是PPT的写法,这就是教科书,你得感悟多久?知识还是没把握住

唐老师的内容分为两个部分

第一部分是对微分方程求解参数形式的限定,后者是解释了脉冲对系统的影响。第二句话很重要,是写单位脉冲的响应其实是在0-的时刻,也就是说已经影响到了0输入的值,这样就可以保证所有的初始状态都是0的情况下开始注入冲击。

但是就很快,就在0的时候搞一下,活好不粘人。接着就是系统开始消化这能量,开始响应,所以就是又开始有了系统的特征模式的组合。

这个是2.17  -  线性常系数微分方程

第一个式子很简单,就是要考虑=0的时候系统里面的事情。接着就是求解方程了,x是一个连续时间的冲击信号,f是响应,最高次的系数也简单,前面是求和符号,肯定最高就是几次求和,右边也一样,要想左右一样,肯定是系数就一样的。右边就是冲击信号的系数,也就是

也就是说明了,最后响应式子里面冲击信号的系数是可以通过这样前后匹配的方式求得,我觉得我讲明白了,不知道你有没有看明白,这可是最难的东西了。

这是是n>m,直接就是一个特征值的线性组合了

一开始PPT下面还有一个n≤m,要平衡就要多一个冲击的导数,和后面一约,就变成上面的了,这就是加一项的处理方法,其实就是个数学的恒等式,简单的咧。

判断,题要什么,是冲击响应,然后就是f和y换成响应和冲击,接着是求解方程,判断m和n的关系,代入原方程,求解。

n和m其实是N,M就是最高项的阶数,平衡状态是一一对应的


唐老师讲了这两个MN系数之间的关系和取法。

说明了系统的作用,以及MN参数对系统的影响。

再一次说了,0输入响应,就是系统自身蕴藏的能量,与外界无关。

0状态是所有都为0,就是内部的状态也是0,这个时候输入一个能量来响应。

太晚了,脑子不转了。

评论 (0)
  •   北京华盛恒辉机场保障能力评估系统软件深度解析   在航空运输业快速发展的背景下,机场保障任务愈发复杂,传统人工评估方式已无法满足高效精准的管理需求。机场保障能力评估系统软件作为提升机场运行效率、保障飞行安全的关键工具,其重要性日益凸显。   应用案例   目前,已有多个机场保障能力评估系统在实际应用中取得了显著成效。例如,北京华盛恒辉和北京五木恒润机场保障能力评估系统。这些成功案例为机场保障能力评估系统的推广和应用提供了有力支持。   一、系统功能模块   数据采集与整合模块  
    华盛恒辉l58ll334744 2025-04-22 10:28 119浏览
  •   电磁兼容故障诊断系统平台深度解析   北京华盛恒辉电磁兼容(EMC)故障诊断系统平台是解决电子设备在复杂电磁环境下性能异常的核心工具。随着电子设备集成度提升与电磁环境复杂化,EMC 问题直接影响设备可靠性与安全性。以下从平台架构、核心功能、技术实现、应用场景及发展趋势展开全面剖析。   应用案例   目前,已有多个电磁兼容故障诊断系统在实际应用中取得了显著成效。例如,北京华盛恒辉和北京五木恒润电磁兼容故障诊断系统。这些成功案例为电磁兼容故障诊断系统的推广和应用提供了有力支持。  
    华盛恒辉l58ll334744 2025-04-22 14:29 144浏览
  •   电磁干扰抑制系统平台深度解析   一、系统概述   北京华盛恒辉电磁干扰抑制系统在电子技术快速发展、电磁环境愈发复杂的背景下,电磁干扰(EMI)严重影响电子设备性能、稳定性与安全性。电磁干扰抑制系统平台作为综合性解决方案,通过整合多元技术手段,实现对电磁干扰的高效抑制,确保电子设备稳定运行。   应用案例   目前,已有多个电磁干扰抑制系统在实际应用中取得了显著成效。例如,北京华盛恒辉和北京五木恒润电磁干扰抑制系统。这些成功案例为电磁干扰抑制系统的推广和应用提供了有力支持。   二
    华盛恒辉l58ll334744 2025-04-22 15:27 134浏览
  • 在消费金融的赛道上,马上消费曾是备受瞩目的明星企业。自2015年成立以来,它以年均 30% 的净利润增速一路狂奔,成为持牌消费金融公司的标杆,2023年更是斩获19.82亿元净利润,风光无限。然而,2024年却成了马上消费的一道分水岭。2024年上半年,其营收为77.38亿元,同比下降2.11%;净利润更是同比骤降20.66%,仅为10.68亿元,创下历史最大跌幅 。与此同时,不良贷款率攀升至2.5%,不良余额高达16.54亿元,核心资本充足率降至12.72%,融资
    用户1742991715177 2025-04-21 21:29 123浏览
  • 引言:老龄化社会的健康守护需求随着全球老龄化进程加速,老年人的健康管理与生活质量成为社会焦点。记忆衰退、用药混乱、日程遗漏等问题频发,催生了智能健康设备的市场需求。WTR096录音语音芯片,凭借其高度集成的录放音、计时时钟与计划管理功能,为老年人量身打造了一站式健康管理方案,重新定义智能语音时钟的价值。功能亮点:1. 用药安全守护:多维度提醒,拒绝遗忘多时段精准提醒:支持一天内设置多个用药时间(如早、中、晚),适配复杂用药需求。个性化语音定制:家属可录制专属提醒语音(如“上午9点,请服用降压药”
    广州唯创电子 2025-04-22 08:41 107浏览
  •   卫星通信效能评估系统平台全面解析   北京华盛恒辉卫星通信效能评估系统平台是衡量卫星通信系统性能、优化资源配置、保障通信服务质量的关键技术工具。随着卫星通信技术的快速发展,特别是低轨卫星星座、高通量卫星和软件定义卫星的广泛应用,效能评估系统平台的重要性日益凸显。以下从技术架构、评估指标、关键技术、应用场景及发展趋势五个维度进行全面解析。   应用案例   目前,已有多个卫星通信效能评估系统在实际应用中取得了显著成效。例如,北京华盛恒辉和北京五木恒润卫星通信效能评估系统。这些成功案例为卫
    华盛恒辉l58ll334744 2025-04-22 16:34 102浏览
  •   电磁兼容(EMC)故障诊断系统软件解析   北京华盛恒辉电磁兼容故障诊断系统软件是攻克电子设备电磁干扰难题的专业利器。在电子设备复杂度攀升、电磁兼容问题频发的背景下,该软件于研发、测试、生产全流程中占据关键地位。以下为其详细介绍:   应用案例   目前,已有多个电磁兼容故障诊断系统在实际应用中取得了显著成效。例如,北京华盛恒辉和北京五木恒润电磁兼容故障诊断系统。这些成功案例为电磁兼容故障诊断系统的推广和应用提供了有力支持。   一、软件核心功能   干扰与敏感分析:深度剖析电磁干
    华盛恒辉l58ll334744 2025-04-22 14:53 119浏览
  •   北京华盛恒辉基于GIS的电磁态势可视化系统软件是将地理空间信息与电磁态势数据相结合,通过图形化手段直观展示电磁环境态势的系统。这类软件在军事、通信、无线电管理等领域具有广泛应用,能够辅助用户进行电磁频谱分析、干扰监测、态势研判和决策支持。以下是关于此类系统的详细介绍:   应用案例   目前,已有多个电磁态势可视化系统在实际应用中取得了显著成效。例如,北京华盛恒辉和北京五木恒润电磁态势可视化系统。这些成功案例为电磁态势可视化系统的推广和应用提供了有力支持。   一、系统功能   电磁
    华盛恒辉l58ll334744 2025-04-22 11:44 94浏览
  • 职场烂摊子,每个人都难免遇上如果你在职场待久了,总会碰到一些让人无奈的情况:比如刚接手的项目混乱不堪、前任同事留下的任务一团乱麻,甚至有时因为自己的疏忽造成麻烦。面对这种烂摊子,烦躁、焦虑、甚至怀疑人生的情绪都会扑面而来。但如果你冷静想想,会发现真正消耗你的,往往不是工作本身,而是持续不断的心理内耗。那么问题来了,如何摆脱内耗,快速有效地“自救”?摆脱内耗,从情绪中抽离我曾经历过一个典型的职场烂摊子:前任项目负责人突然辞职,项目资料缺失严重,进度远远落后,客户抱怨不断。当时接手后的第一反应就是慌
    优思学院 2025-04-21 18:21 47浏览
  • 在汽车行业的变革浪潮中,智界汽车的诞生备受瞩目。作为华为与奇瑞两大巨头携手合作的结晶,智界汽车自孕育之初便承载着众人的期待,被视为融合前沿科技与卓越制造的典范,有望在竞争激烈的新能源汽车市场中开辟出一片新天地。2024年,智界品牌首款车型智界S7正式上市,凭借华为的技术赋能,如先进的鸿蒙智能座舱、强大的HUAWEI ADS高阶智能驾驶辅助系统,以及奇瑞多年积累的深厚造车底蕴,在上市前赚足了眼球。智界S7的亮相,犹如一颗投入平静湖面的石子,激起了层层涟漪,消费者对其充满了好奇与期待,行业内也纷纷将
    用户1742991715177 2025-04-21 20:28 107浏览
  • 引言:工业安全与智能化需求的双重驱动在工业安全、环境保护及家庭安防领域,气体泄漏引发的安全事故始终是重大隐患。随着传感器技术、物联网及语音交互的快速发展,气体检测报警器正朝着智能化、低成本、高可靠的方向演进。WT588F02B-8S语音芯片,以“离在线语音更换+多协议通信”为核心优势,为气体检测报警器提供了一套高效、灵活的低成本语音解决方案,助力开发者快速响应市场需求。产品功能与市场需求1. 核心功能:从监测到预警的全流程覆盖实时气体监测:支持一氧化碳、臭氧、硫化氢等多种气体浓度检测,精度可达p
    广州唯创电子 2025-04-22 09:14 92浏览
  • 据国际精益六西格玛研究所(ILSSI)成员大卫·哈钦斯(David Hutchins)的回忆,在“六西格玛”名称出现前,摩托罗拉组建了约100个质量改进团队,接受朱兰博士制作的16盘录像带培训,名为《朱兰论质量改进》(Juran on Quality Improvement),为了推广这种严谨的分析方法(朱兰博士视频中的核心内容),摩托罗拉前首席执行官鲍勃·加尔文创造了“六西格玛”这一标签,用以表彰这种“最顶尖"的方法。大卫·哈钦斯(David Hutchins)是朱兰博士的好友,也为他的工作做
    优思学院 2025-04-22 12:03 102浏览
  • 近期,金融界消息称,江西万年芯微电子有限公司申请一项名为“基于预真空腔体注塑的芯片塑封方法及芯片”的专利。此项创新工艺的申请,标志着万年芯在高端芯片封装领域取得重要突破,为半导体产业链提升注入了新动能。专利摘要显示,本发明公开了一种基于预真空腔体注塑的芯片塑封方法,方法包括将待塑封的大尺寸芯片平铺于下模盒腔体内的基板并将大尺寸芯片的背向表面直接放置于基板上以进行基板吸附;将上模盒盖合于下模盒形成塑封腔,根据基板将塑封腔分为上型腔以及下型腔;将下型腔内壁与大尺寸芯片间的空隙进行树脂填充;通过设置于
    万年芯 2025-04-22 13:28 86浏览
  • 4 月 19 日,“增长无界・智领未来” 第十六届牛商大会暨电子商务十大牛商成果报告会在深圳凤凰大厦盛大举行。河南业之峰科技股份有限公司总经理段利强——誉峰变频器强哥凭借在变频器领域的卓越成就,荣膺第十六届电子商务十大牛商,携誉峰变频器品牌惊艳亮相,以十几年如一日的深耕与创新,书写着行业传奇。图 1:誉峰变频器强哥在牛商大会领奖现场,荣耀时刻定格牛商大会现场,誉峰变频器强哥接受了多家媒体的专访。面对镜头,他从容分享了自己在变频器行业二十年的奋斗历程与心路感悟。谈及全域营销战略的成功,誉峰变频器强
    电子与消费 2025-04-22 13:22 123浏览
我要评论
0
0
点击右上角,分享到朋友圈 我知道啦
请使用浏览器分享功能 我知道啦