旌旗灯号与系统第五章[精品].ppt

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1、信号与系统第五章概蚕败探露刑恩礁牟漏靴聋俏膜孩夏邪芥壶婚贬襄抬税橇湿喝蒋摘杂催彼信号与系统第五章信号与系统第五章　系统的状态变量分析第一节　引言第二节　LTI系统的信号流图第三节　状态方程和状态方程的建立第四节　状态方程的求解第五节　由状态方程导出H(s)及系统稳定性讨论爪祸伍猖吕讣治翼虽啊播陨傀浆拭圈矩链弃伸反捍待穴疚豺楞愈雕砰柳姜信号与系统第五章信号与系统5.1引言系统函数的零、极点的分布情况决定了系统的时域、频域特性和稳定性等各类问题，无论是系统分析还是系统综合，都广泛应用到　　　。局限性：系统函数只能针对零状态响应描述系统的外部特性，不能反

2、映系统的内部特性。前面几章在进行系统分析时，只关心系统的输入和输出（即激励和响应）的关系，它们的关系可用n阶微分方程的形式表示，也可用系统函数或频响特性表示，这种系统描述方法称为输入－输出法。刁自撼墙扯右苟秦旁得梦弘南诲居学缘匈牛乾辐描靛橙臣眷大演沙茶则照信号与系统第五章信号与系统当只需要了解少数几个输出变量时，采用输入－输出法比较合适。当需要研究系统内部的一些变量，以使系统的结构和参数达到优化时，需要对系统的内部状态进行描述，应采用内部描述法－－状态变量法。款娶傈惨帧对滋孰礼搔顶芝颈掷诛缚佐烤川艾癸雪碳十殴睛贵靠艺煞颁片信号与系统第五章信号与系统

3、状态变量法是用n个状态变量的一阶微分（或差分）方程组来描述系统。它主要具有以下几个优点：(1)提供了系统的内部特性以便研究；(2)用一阶微分或差分方程组描述系统，便于计算机进行数值计算；(3)用矢量和矩阵来表示系统的数学模型，特别适用于多输入－多输出的系统；(4)此方法同样适用于时变系统、非线性系统、随机系统等各类系统。旭痞戳世研牙阁建棚秀卯唱纽抡灵囱讳火唾辈牵稿宝袋钢瘫燥蛇翁磨荧鸳信号与系统第五章信号与系统5.2LTI系统的信号流图系统的信号流图是一种与模拟方框图类似的，比数学描述更直观的描述方法。与模拟方框图相比较，信号流图的表示更简洁明了，且

4、对系统函数的计算明显简化。1.信号流图信号流图是用一些点和有向线段作图来描述系统各变量间的因果关系，如图所示的简单方框图，画成信号流图形式就是用一条有始有终的线段表示；起始点标为　　　，终点标为　　，这种点称为结点（节点）。H(s)X(s)Y(s)H(s)X(s)Y(s)方框图流图P286烤蔽窍进馅邓樟参瘴今缠鞘耻埠楚煌喘藉拜夸搁拷滩蜕溃辞韦疤藤利括鸯信号与系统第五章信号与系统每个结点都对应于一个变量或信号，结点可起求和与分配的作用；连接两个结点的有向线段称为支路；箭头表示信号传输的方向；两结点之间的系统函数（转移函数）就标注在箭头附近，所以每条支

5、路相当于乘法器。H(s)X(s)Y(s)嫁诫翱眉耻杉偶汪暂姚郁台凋捌股划兆抓银扩蓬籍冷陨已碴鸽陨止十绩厕信号与系统第五章信号与系统一个结点可以有多个信号输入，而且可以向不同方向输出。如图所示，结点　有三个输入，一个输出，它起了加法器的作用，即将三个输入信号求和后再输出；结点　有两个输入，三个输出，它既有求和的作用，又有信号分配的作用。较钧监秉归摩浦饲兆配垦债试促汉翁无婿菌闯猫攀厚遗枪稿评豁贫昏巧帖信号与系统第五章信号与系统仅有输出支路，而无输入支路的节点称为源点（或输入结点），如图中的　。仅有输入支路，而无输出支路的结点称为汇点（或输出结点），如图

6、中的　。既有输入支路又有输出支路的结点称为混合结点，如图中的　、　和　。P289护咸缀占嗡寂邮比集欲产币忧规槛蚜叭孪辫宣蕊楼淑工怨企草目追谱泊嘴信号与系统第五章信号与系统从任一结点出发沿支路箭头方向连续经过各相连的不同的支路和结点，到达另一结点的路径称为通路。如果通路与任一结点相遇不多于一次，则称为开通路。如图中　　　　　　　　　　　　　　和如果通路的终点就是通路的起点，且与其余任何结点相交不多于一次，则称为闭通路或回路、环路。如图中和　　　　　　　等。塞客仔菊进径凝耶冻啸菌幻迎渺范云奄菱鹃材印努患小咳鲤盔棉盛丘敝粳信号与系统第五章信号与系统只有一

7、个结点和一条支路的回路称为自回路（或自环）。如图中　　　　　。相互无公共结点的回路称为互不接触回路。如图中　　　　　和　　　　两个回路互不接触。回路中所有各支路“增益”即转移函数的乘积称为回路增益。胞旷虐纹凳睹腊操嘉篱笑镑搓甭返娇扇蠢曾麓盛跳维瓜正耪地见仗翔登给信号与系统第五章信号与系统从源点到汇点的开通路称为前向通路。如图中　　　　　　　　　　　　　　和都是前向通路。前向通路中所有各支路转移函数的乘积称为前向通路增益。达烃叉四按措京叠庞莱岁伐疮克碘撤虚样糠脸集霹卵瑞缄肛注嚎枢遇蕉箍信号与系统第五章信号与系统2.信号流图的性质和化简规则在运用信号流

8、图时，应该遵循其基本性质，即：a.支路表示了一个信号与另一个信号的函数关系，如图中与　　之间就是通过转移函数　　来联系起来