零输入零状态及全响应
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⏹经典法⏹双零法☐零输入响应☐零状态响应⏹变换域法特征方程→特征根→含待定系数的齐次解→由初始条件(0-)→零输入响应方法①:先求解冲激响应h(t),再计算零状态响应h(t)*f(t) 。
方法②:将输入信号等效为某虚拟系统的冲激响应,然后求解系统和虚拟系统的总响应,得到零状态响应。
单位冲激响应(复习)()()n n m m n m m p a p a p a h t b p b p b p b t −−−−++++=++++11110110()()δ h(t ) 的表达式:①与特征根有关当为无重根单根形式时有:①与n,m相对大小有关●当n > m 时,h (t )中不含δ(t )及其各阶导数●当n=m 时,h (t )中应包含δ(t )●当n < m 时,h (t )中应包含δ(t )及其各阶导数1(?)()k nt k k h A e u t t λ=⎡⎤=⎢⎥⎣⎦+∑零输入/零状态的求解方法;全响应分析零输入/零状态的求解方法;全响应分析1.掌握零输入/零状态响应的求解方法2.掌握系统的全响应模式方法一(掌握):卷积法求解,在求解冲激响应的基础上,利用卷积求解。
双零法零输入特征方程→特征根→含待定系数的齐次解→由0-时刻的初始条件计算系数求解冲激响应,通过卷积计算任意输入信号的响应零状态零状态()f t()()*()fy t f t h t=零状态响应5、零状态响应的求解初始状态为零时,输出y(t)完全由输入f(t)决定,此时y(t)=yf(t)。
零状态响应可以由三种方法得到。
()i h t τ−()i t δτ−时不变()()i i i f t ττδτΔ−(())i i i h t f τττΔ−线性()()i i i i f t ττδτ∞=−∞Δ−∑可加性()()i i i i h t f τττ∞=−∞−Δ∑i i i idt τττττΔ→Δ连续变化(0),用代替,并用替换()()f t d τδττ∞−∞−⎰)(()f d h t τττ∞−∞−⎰线性时不变()()()f t d f t τδττ∞≡−=⎰()()()==h t f t y t ∗零状态卷积法的由来:LTI系统的性质5、零状态响应的求解卷积法求解零状态响应:线性时不变系统的性质若系统为因果系统, 即h (信号,则有0(()(tf t f h τ⎰方法二(熟练掌握):将输入信号f (t )看做某个系统的冲激响应的,此时f (t )通过系统的响应等于:①冲激信号经过h 1(t )=f (t )的系统②再通过冲激响应为h (t )的系统的响应③列写h all (t )=f (t )*h (t )的算子方程④利用2.6中冲激响应求解法得h all (t ),即有y f (t )=h all (t )()f t ()()*()f y t f t h t =零状态()f t all ()()*()h t f t h t =5、零状态响应的求解零状态()f t ()()*f y t f t =零状态响应非常重要:①系统分析的大问题;②概念容易混淆。
零状态响应和零输入响应公式
零状态响应和零输入响应是线性时不变系统中重要的概念。
零状态响应是指系统在没有输入信号时的响应,也可以称为自由响应。
零输入响应是指系统在有输入信号时,当输入信号为零时的响应,也可以称为强制响应。
这两种响应都可以用公式来表示。
下面介绍它们的具体公式。
零状态响应公式:
设系统的初始状态为x(0),系统的零状态响应为y_z(t),系统的传递函数为H(s),则系统的零状态响应可以用下面的公式表示: y_z(t) = L^{-1}[H(s)X(s)] + x(0)
其中,L^{-1}表示拉普拉斯变换的反变换,X(s)表示输入信号的拉普拉斯变换。
零输入响应公式:
设系统的输入信号为x(t),系统的零输入响应为y_h(t),系统的冲击响应为h(t),则系统的零输入响应可以用下面的公式表示: y_h(t) = h(t) * x(t)
其中,*表示卷积运算。
总响应公式:
系统的总响应可以表示为零状态响应与零输入响应之和:
y(t) = y_z(t) + y_h(t)
这里需要注意的是,当系统的输入信号为零时,总响应就等于零状态响应。
当系统的初始状态为零时,总响应就等于零输入响应。
因
此,知道了零状态响应和零输入响应公式,就能够求出系统的总响应。
一阶电路的全响应和零响应区别
引起电路响应的因素有两个方面,一是电路的激励,而是动态元件储存的初始能量.当激励为零,仅由动态元件储存的初始能量引起的响应叫零输入响应;当动态元件储存的初始能量为零,仅由激励引起的响应叫零状态响应;两个同时引起的响应叫全响应. 零状态响应是指在t=0-时,电容器的电压为0,电感器的电流为0;
零输入响应是指在t=0-时,电源的输入为0;下面早点介绍一阶电路的全响应。
全响应:非零初始状态的电路受到外加激励时电路中产生的响应,称为全响应。
1.RC电路的全响应的分析
(非齐次微分方程)
解答为:uC = uC' + uC''
得RC电路的全响应的通式:
2.RC电路的全响应通式的两种分解方式
(1)全响应(complete response)
= 强制响应(forced response)+自由响应(natural response)
= 稳态响应(steady-state response) +暂态响应(transient response)(2)全响应= 零状态响应+ 零输入响应
全响应小结:
(1)全响应的不同分解方法只是便于更好地理解过渡过程的本质;
(2)零输入响应与零状态响应的分解方法其本质是叠加,因此只适用于线性电路;
(3)零输入响应与零状态响应均满意齐性原理,但全响应不满意。