信号与系统公式笔记(1)

记录一些卷积的公式。这里记录的是平时解题遇到的问题,所以可能比较乱。


进入正题,贫僧要记录的是这个公式:

x 1 ( t t 1 ) x 2 ( t t 2 ) = x ( t t 1 t 2 ) x ( t ) = x 1 ( t ) t 2 ( t )

上面这个公式就是卷积的延时性质。
然后就是:
u ( t ) u ( t ) = t u ( t )

上面这个其实就是用了积分器的性质。
和:
x ( t ) u ( t ) = t x ( τ ) d τ

也是用了积分器的性质。
例题:

  • u ( t 1 ) u ( t 2 ) u ( t ) 是阶跃函数。

这个题目直接套用上面的公式就可以了:

τ = t 1 2 = t 3 = τ u ( τ ) = ( t 3 ) u ( t 3 )

还是比较简单的例题。。。


x ( t ) σ ( t 1 ) = x ( t 1 ) x 1 ( t ) ( x 2 ( t ) + x 3 ( t ) ) = x 1 ( t ) x 2 ( t ) + x 1 ( t ) x 3 ( t )

例题:
x 1 ( t ) = u ( t 1 ) + u ( t 2 ) + u ( t 3 ) x 2 ( t ) = σ ( t 2 ) + σ ( t ) + σ ( t + 2 ) ,求 x 1 ( t ) x 2 ( t )
可以直接得出答案:

x 1 ( t ) x 2 ( t ) = x 1 ( t 2 ) + x 1 ( t ) + x 1 ( t + 2 )


一定要记得的几个求解微分方程的特解的式子:

激励函数 x ( t ) 响应函数的特解 y p ( t )
E (常数) B (常数)
t m B 0 + B 1 t + B 2 t 2 + + B m t m 0
t r ( B 0 + B 1 t + B 2 t 2 + + B m t m ) 0 r
e α t B e α t α 不是方程的特征根)
B t r e α t α 是方程的一个 r 重特征根)
cos ω t sin ω t B 1 cos ω t + B 2 sin ω t ± j ω 不是特征根)
t ( B 1 cos ω t + B 2 sin ω t ) ± j ω 是特征根)

其实上面的 t r 都可以那些部分都可以理解成 r = k k 就是指对应的某个特解表达式里的量( α 或者 j ω )是特征方程的 k 重特征根。

例题:郑军里老师的《信号与系统》52页例2-4.


单位冲激响应符号: h ( t )
单位阶跃响应符号: g ( t )

注意用经典法在解微分方程的时候,要记得整理,右边的输入部分一定不要有 u ( t ) ,因为那是给输入加上的时间条件,给定了特解的约束条件。不用看 u ( t ) ,直接查表格里面除了 u ( t ) 之外的部分,然后直接带入方程中。就是要记得在解完全解之后加上 u ( t ) 限制时间(或者直接在方程最右边标明 ( t > 0 ) )(但是冲激相应里面的 u ( t ) 一定要保留代入方程里面)。

例题:孙国霞老师的《信号与系统》P72例2-11


求冲激响应的时候要把输入 x ( t ) = σ ( t ) ,求阶跃响应的时候也差不多这样。所以如果微分方程右边的输入式子里面出现了 x ( t ) 之类的也要对应的把 σ ( t ) 求导。

同时注意的是,令左边(输出)的最高次导的次数为 n ,而输入的为 m ,那么要注意冲激响应要相对应地改变( n = m h ( t ) 包含一个 σ ( t ) n < m 时就要包含对应的导数项)。

解题的时候代公式就可以了,左边的输出 h ( t ) 用下面的公式直接代入,右边如果是求冲激响应的话就代入 σ ( t ) ,阶跃响应的话就带入阶跃函数,然后平衡方程左右两边的系数。

系统方程式 冲激响应 h ( t )
一阶(特征根 α = C d r ( t ) d t + C r ( t ) = E ( t ) E e α t u ( t )
d r ( t ) d t + C r ( t ) = E d e ( t ) d t E σ ( t ) + E α e α t u ( t )
二阶(特征根 α 1 , α 2 = C 1 ± C 1 2 4 C 2 2 d 2 r ( t ) d t 2 + C 1 d r ( t ) d t + C 2 r ( t ) = E e ( t ) E α 1 α 2 ( e α 1 t e α 2 t ) u ( t )
d 2 r ( t ) d t 2 + C 1 d r ( t ) d t + C 2 r ( t ) = E d e ( t ) d t E α 1 α 2 ( α 1 e α 1 t α 2 e α 2 t ) u ( t )

例题:郑氏《信号与系统》64页的例2-9.、88页2-9.

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