信号与系统 chapter5 线性系统与非线性系统
今天我們說一說系統的分類
線性系統
顧名思義,滿足線性性質的系統
它有三個特性:
這里常見在選擇題里讓你判斷
f1(.)f_{1}(.)f1?(.)代表的是激勵,系統的響應不僅和它當前的狀態相關,還和以前的狀態相關的系統被稱為記憶系統,電路與系統就是一家,這類電路通常包含電感與電容,反之則稱為即時系統或無記憶系統
全響應:由儲能元件的初始儲能和獨立電源共同引起的響應,稱為完全響應,簡稱全響應。
零輸入響應:在沒有外加激勵時,僅由t = 0時刻的非零初始狀態引起的響應。取決于初始狀態和電路特性,這種響應隨時間按指數規律衰減。
零狀態響應:就是電路在零初始狀態下(動態元件初始儲能為零)由外施激勵引起的響應
這三個響應后面會出答題,掌握規律,其實并不難
那么如何才能判斷一個系統是不是線性的呢?
這就要用到剛才列舉的三個響應的式子了
全響應=零輸入+零狀態
y(t)=yx(t)+yf(t)y(t)=y_x(t)+y_f(t)y(t)=yx?(t)+yf?(t)
拿到一個式子,首先看能不能把它分解為這兩個子式,舉個例子:
顯而易見,x(0)f(t)x(0)f(t)x(0)f(t)是分不開的,只要分不開,就不滿足分解性,它就不是線性的,我們再來看下面幾個線性判別依據:
再看一題:
這個我們要用到零狀態線性來判斷,就是f(t)f(t)f(t)前面有一個系數a(a≠0)a(a\neq0)a(a?=0)但是這里的f(t)f(t)f(t)帶了一個絕對值,所以你把a提到外面之后是不能保證a在絕對值符號里面時f(t)f(t)f(t)的值與原來相等,也可以理解看到∣f(t)∣|f(t)|∣f(t)∣這種帶了個絕對值它十有八九不滿足線性(當然,遇到復雜情況自己演算一下)
最后一題:
判斷一個系統是不是線性系統分三步走:
1.是否滿足可分解性?可以看到0輸入與0狀態響應是分開的,故滿足
2.是否滿足0狀態線性?
看是否滿足這個條件:
就把前面的af1(t)+bf2(t)af_1(t)+bf_2(t)af1?(t)+bf2?(t)帶入f(x)f(x)f(x)
得到
滿足了輸入的線性組合等于輸出的線性組合這一條件,即為滿足了0狀態線性
3.零輸入線性
e?tx(0)e^{-t}x(0)e?tx(0)這一項代表的是0輸入響應,因為它有x(0)x(0)x(0),自變量是t,和判斷0狀態線性一樣的道理,把[af1(x)+bf2(x)][af_1(x)+bf_2(x)][af1?(x)+bf2?(x)]代入,得到:
也滿足了輸入線性組合等于輸出線性組合這一條件。綜上,這個系統是線性系統
總結
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