变换
变换
相量变换
一个角频率为的正弦波,可以表示为
是振幅,
是角频率,
是相位,角频率可以表示为
,单位是
。
上述表达式复数的形式描述为
令,称
为正弦波的相量
相量到正弦波的变换称为相量变换
反过来称为相量反变换
其中称为算子。如果对原始信号乘以一个微分算子
,然后进行相量变换,可以得到性质
常称为激励的复数频率,后面用
表示
连续时间LTI系统相量变换
对于一个连续时间系统描述为
根据上述的性质,对两边同时乘以一个相量变换算子,zui终得到
或者以一种更见紧凑的方式进行描述得到
正弦信号响应
假设输入信号为固定频率的正弦信号
求解系统的完全响应分为零输入响应(齐次解)和零状态响应(特解)
,所以zui终响应可以表示为
是当输入信号都为零的条件下求得的解,即
解的形式多为
其中称为系统的固有频率,根据之前的讨论,[MISSING IMAGE: , ]在一个复数坐标中,当在坐标系的左半边的平面内是,随着
时信号也趋于零,因此该系统渐进稳定的,如果有一个或者多个频率位于右边,则称系统非稳定的。
是系统处于零状态下,给一个信号是的响应。因为不关心时间小于零的部分,所以输入和输出信号都是和一个单位阶跃信号的乘积
将上述返程同样带入线性方程组中,同样也需要分成其次和非齐次。因此zui终的完全响应可描述为
非正弦信号响应
上述情况中,激励信号是单一频率,但是多数情况下,输入信号包含多个频率。假设任意输入的信号频率包含
,任意一个信号可以描述为
根据上述的计算,在非正弦情况下完全响应也同样是零输入响应和零状态响应之和。因此描述为
表示齐次解,
表示特解
转移函数和频率响应
线性方程中包含微积分的信息,但是通过相量变换可以将微分方程转换为代数方程。定义转移函数(也称为频率响应)为
根据公式幅频和相位响应定义为
将记作
当转移函数的分子部分为零是的根,称为零点
零点用符号
当转移函数的分母部分为零的根,称为ji点
称为尺度因子。每个ji点定义为
,定义ji点的模
同时定义品质因数
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