2.1 系統的概念與分類
一、系統的基本概念
1、定義
系統(system):由若幹互相作用和互相依賴的事物組合而成的,具有穩定功能的整體。如太陽系、通信系統、控制系統、經濟系統、生态系統等
通信系統
為傳送消息而裝設的全套技術裝置(包括傳輸信道)。
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2、系統理論
重點讨論系統的分析,分析是綜合的基礎.二、系統的分類
2.2 線性時不變系統的特性
1、線性系統與非線性系統
線性系統:指具有齊次性和疊加性的系統。
2、時變系統與時不變系統
一個系統,在零初始條件下,其輸出響應與輸入信号施加于系統的時間起點無關稱為時不變系統,否則稱為時變系統。
分析: 判斷一個系統是否為時不變系統,隻需判斷當輸入激勵e(t)變為e(t-t0)時,相應的輸出響應r(t)是否也變為 r(t-t0)。由于系統的時不變特性隻考慮系統的零狀态響應,是以在判斷系統的非時變特性時,不涉及系統的初始狀态
若系統既是線性的又是時不變的,則稱為線性時不變系統( linear time-invariant system ),簡稱為LTI系統。
3、因果系統與非因果系統因果系統是指當且僅當輸入信号激勵系統時,才會出現輸出(響應)的系統。也就是說,因果系統的輸出(響應)不會出現在輸入信号激勵系統以前的時刻。
系統的這種特性稱為因果特性
2.3 連續系統的描述及其響應
一、系統數學模型
數學模型:系統實體特性的數學抽象,以數學表達式或具有理想特性的符号組合圖形來表征系統特性。
建立數學模型的注意事項:
模組化必須在給定條件下進行,遵循“展現主要因素,忽略次要因素”的原則;
模型在保證精确度的前提下應盡量簡單;
不同的系統可能得到形式完全相同的模型;
數學模型的形式:
輸入輸出描述:N階微分方程或N階差分方程(方程的階次就是系統的階次);
狀态空間描述:N個一階微分方程組或N個一階差分方程組;
方框圖描述:由若幹運算單元互相連接配接來表示系統的功能;
實體系統的模型
•許多實際系統可以用線性系統來模拟。
•若系統的參數不随時間而改變,則該系統可以用線性常系數微分方程來描述。
三、零輸入響應和零狀态響應
零輸入響應:沒有外加激勵信号的作用,隻由起始狀态(起始時刻系統儲能)所産生的響應。
零狀态響應:不考慮原始時刻系統儲能的作用(起始狀态等于零),由系統的外加激勵信号産生的響應。
2.4 沖激響應與階躍響應
二、階躍響應
系統在機關階躍信号作用下的零狀态響應,稱為機關階躍響應,簡稱階躍響應
2、階躍響應與沖激響應的關系
2.5 卷積及其應用
三、利用卷積計算系統的零狀态響應