第3讲 信号的运算及系统的描述、分类

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1、1.6系统的描述描述系统的基本单元方框图系统的定义和表示系统的分类1.加法器2.乘法器3.标量乘法器（数乘器，比例器）4.微分器5.积分器6.延时器一．连续信号的时域运算（基本元件）3.标量乘法器（数乘器，比例器）2.乘法器1.加法器注意:与公式中的卷积符号相区别，没有卷积器基本元件14.微分器5.积分器6.延时器基本元件2例如：请用积分器画出如下微分方程所代表的系统的系统框图。方程左端只保留输出的最高阶导数项积分2(n)次，使方程左端只剩下r(t)项系统框图见下页系统框图1．基本单元加法器：乘法器：一．离散信号的时域

2、运算（基本元件）延时器单位延时实际是一个移位寄存器，把前一个离散值顶出来，递补。标量乘法器系统框图例2：如图框图，写出差分方程解：一阶后向差分方程一阶前向差分方程二．系统的定义和表示系统：由若干部件按一定规则联成的能够实现一定功能的整体。系统模型：系统物理特性的数学抽象。系统的表示：数学表达式：系统物理特性的数学抽象；系统图：形象地表示其功能。1.7系统的分类1.连续和离散.2.即时和动态3.时变和非时变4.线性和非线性5.集中和分布6.可逆系统和不可逆系统重点讨论线性时不变系统系统非时变时变非线性线性线性系统:H(P

3、)k[f1(t)+f2(t)]k[y1(t)+y2(t)]1.线性性=迭加性+均匀性2.零输入和零状态:a.零输入:f(t)=0,由初始时刻的储能引起的响应.b.零状态:x(t0)=0,由输入信号f(t)所产生的响应.3.分解性:把由于初态引起的响应和由于输入引起的响应分离开来的系统的性质.4.零输入线性：5.零状态线性a.时不变:ife(t)r(t)thene(t-t0)R(t-t0)r(t)e(t-t0)t0e(t)r(t-t0)t0b.微分特性时不变系统1.定义:参数不随时间而变化的系统.2.特点:输出只与输入有

4、关,而与输入施加的时刻无关.重点研究:确定性信号作用下的集总参数线性时不变系统若系统在不同的激励信号作用下产生不同的响应，则称此系统为可逆系统。若系统在t0时刻的响应只与t=t0和t

5、分析：根据线性系统的定义，证明此系统是否具有均匀性和叠加性。可以证明：此系统为非线性系统。请看下面证明过程系统不满足均匀性系统不具有叠加性设信号e(t)作用系统，响应为r(t)原方程两端乘A：(1),(2)两式矛盾。故此系统不满足均匀性当Ae(t)作用于系统时，若此系统具有线性，则证明均匀性(5)、(6)式矛盾，该系统为不具有叠加性假设有两个输入信号分别激励系统，则由所给微分方程式分别有：当同时作用于系统时，若该系统为线性系统，应有(3)+(4)得证明叠加性一个系统，在零初始条件下，其输出响应与输入信号施加于系统的时

6、间起点无关，称为非时变系统，否则称为时变系统。认识:电路分析上看:元件的参数值是否随时间而变从方程看:系数是否随时间而变从输入输出关系看:1.定义二．时变系统与时不变系统时不变性先时移，再经系统＝先经系统，再时移2.判断方法若则系统是非时变系统,否则是时变系统.例2判断下列两个系统是否为非时变系统．1.系统的作用是对输入信号作余弦运算。此系统为时不变系统。系统1：系统2：此系统为时变系统。系统作用:输入信号乘cos(t)系统2：判断系统是否为线性非时变系统是否为线性系统？可见,先线性运算，再经系统＝先经系统，再线性运

7、算,所以此系统是线性系统例3可见,时移、再经系统经系统、再时移，,所以此系统是时变系统。是否为时不变系统？三．线性时不变系统的微分特性线性时不变系统满足微分特性、积分特性利用线性证明，可推广至高阶。四.因果系统与非因果系统1.定义因果系统是指当且仅当输入信号激励系统时，才会出现输出（响应）的系统。也就是说，因果系统的（响应）不会出现在输入信号激励系统的以前时刻。系统的这种特性称为因果特性。符合因果性的系统称为因果系统(非超前系统)。输出不超前于输入2.判断方法现在的响应=现在的激励+以前的激励该系统为因果系统。未来的

8、激励该系统为非因果系统例43.实际的物理可实现系统均为因果系统4.因果信号表示为：非因果系统的概念与特性也有实际的意义，如信号的压缩、扩展，语音信号处理等。若信号的自变量不是时间，如位移、距离、亮度…为变量的物理系统中研究因果性显得不很重要。t=0接入系统的信号称为因果信号总结1注意：若系统输出不仅与系统的输人有关，而且与系统的