概述
系统的概念不仅限于电路,通信,控制,还应当包括物理系统,非物理系统,人工系统,自然系统,通信系统,电路系统,~~网络等等
信号分类:
确定性信号,某一时刻,可确定函数值,称为确定性信号与规则信号
随机信号,不能给出确切的时间函数,只知道它的统计特性
周期信号,f(t)=f(t+nT)
非周期信号,可认为T趋于无穷大
混论信号:貌似随机而严格遵循规律的信号
连续时间信号与离散时间信号
一维信号,声压随时间变化的函数
多维信号,黑白图像每个像素点具有不同的光强度
指数信号:
f(t)=K*e^(a*t)
τ=1/lal , τ越大,信号增长或衰减的速率越慢
正弦信号:
f(t)=K*sin(w*t+theta)
指数衰减正弦信号:K*e^(-a*t)*sin(w*t)
欧拉公式
复指数信号:
Sa(t)信号(抽样信号)
Sa(t)=sint/t
钟形信号(高斯信号)
信号运算
移位(时移和延时),反褶,尺度倍乘(压缩和拓展),微分和积分,相加和相乘
信号积分运算后效果和微分相反,信号突变的部分可变得平滑,可由此削弱信号中混入的毛刺(噪声)的影响
阶跃信号和冲激信号
单位斜变信号:
f(t)=0@(t<0),=t@(t>=0)
单位阶跃信号:
u(t)=0@(t<0),=1@(t>=0)
表示矩形脉冲:
符号函数
sgn(t)=1@(t>0),=-1@(t<0)
sgn(t)=2u(t)-1
单位冲激信号
δ(t)=lim[u(t+τ/2)-u(t-τ/2)]/τ ~τ趋于0
类似的
性质
筛选性质
取样性质
导数性质
尺度变换
积分性质
说明
信号的分解
信号的平均功率等于偶功率和奇功率之和
3)脉冲分量
一个信号可近似分解为许多脉冲分量之和
4)实部分量和虚部分量——瞬时值为复数的信号
5)正交函数分量
正交函数集表示一个信号,例用各次谐波的正弦与余弦信号叠加表示矩形脉冲
6)分形描述信号
自然界:云彩的边界,山地的轮廓,海岸线的分布,流体的湍流,粒子的布朗运动轨道等
应用:图像数据压缩,语音合成等
系统模型及其分类
连续时间系统与离散时间系统
数字计算机,RLC电路
即时系统与动态系统
电阻,电容电感磁芯寄存器(记忆元件和电路)
集总参数系统与分布参数系统
集总参数元件,分布参数元件(传输线,波导)
线性系统与非线性系统
时变系统与时不变系统
系统参数随不随时间变化
可逆系统与不可逆系统
输入与输出可不可逆,换言之是不是一一对应的函数关系
线性时不变系统
集总参数线性时不变系统—LTI—Llinear time-invariant
1)叠加性与均匀性
2)时不变系统
证明y(n)=2x(n)+3和y(n)=2x(n)+3n的线性与时不变性
y1(n)+y2(n)=2x1+2x2+6
T(x1+x2)=2x1+2x2+3 非线性
y(n-n0)=2x(n-n0)+3
T(x(n-n0))=2x(n-n0)+3时不变
y1(n)+y2(n)=2x1+2x2+6n
T(x1+x2)=2x1+2x2+3n 非线性
y(n-n0)=2x(n-n0)+3n-3n0
T(x(n-n0))=2x(n-n0)+3n时变
3)微分特性
4)因果特性
输出时刻只可能大于或等于输入时刻
因果系统,r1(t)=e1(t-1)
非因果系统,r2(t)=e2(t+1)
系统分析方法
系统模型建立:
输入-输出描述法—对于单输入单输出系统
状态变量描述法—对于多输入-多输出系统
系统模型求解:
1)时域分析
卷积方法,数值方法
2)变换域方法
傅里叶变换(FT)以频率为独立变量
拉普拉斯变换(LT)注重极点和零点分析,利用s域和z域的特性
离散系统分析的正交变换(离散傅里叶变换DFT,离散沃尔什变换DWT等)
实际问题的解决—信号传输和处理研究领域
人工神经网络,模糊集理论,遗传算法,混沌理论等相互结合解决线性时不变系统模型的难题
最后
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