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202X
第二章 连续时间系统的时域分析
引言
时域分析方法:不涉及任何变换,直接求解系统的微分、积分方程式,这种方法比较直观,物理概念比较清楚,是学习各种变换域方法的基础。
经典法:前面电路分析课里已经讨论过,但与(t)有关的问题有待进一步解决—— h(t);
01
卷积积分法: 任意激励下的零状态响应可通过冲激响应来求。(新方法)
02
系统分析过程
线性系统完全响应的求解;
冲激响应h(t)的求解;
卷积的图解说明;
卷积的性质;
零状态响应: 。
本章主要内容
微分方程式的建立
微分方程的列写
n 阶线性时不变系统的描述
一.微分方程的列写
根据实际系统的物理特性列写系统的微分方程。
对于电路系统,主要是根据元件特性约束和网络拓扑约束列写系统的微分方程。
元件特性约束:表征元件特性的关系式。例如二端元件电阻、电容、电感各自的电压与电流的关系以及四端元件互感的初、次级电压与电流的关系等等。
网络拓扑约束:由网络结构决定的电压电流约束关系,
KCL,KVL。
求并联电路的端电压 与激励 间的关系。
例1
电感
电阻
电容
根据KCL
代入上面元件伏安关系,并化简有
这是一个代表RCL并联电路系统的二阶微分方程。
(
)
t
i
s
R
R
i
L
L
i
C
c
i
a
b
+
-
(
)
t
v
这是一个代表机械位移系统的二阶微分方程。
两个不同性质的系统具有相同的数学模型,都是线性常系数微分方程,只是系数不同。对于复杂系统,则可以用高阶微分方程表示。
例2
机械位移系统,质量为m的刚体一端由弹簧
牵引,弹簧的另一端固定在壁上。刚体与地面间的摩擦力为 ,外加牵引力为 ,其外加牵引力 与刚体运动速度 间的关系可以推导出为
m
s
F
二.n 阶线性时不变系统的描述
一个线性系统,其激励信号 与响应信号 之间的关系,可以用下列形式的微分方程式来描述
若系统为时不变的,则C,E均为常数,此方程为常系数的n阶线性常微分方程。
用时域经典法求解微分方程
复习求解系统微分方程的经典法