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信号与系统作业作业答案

信号与系统作业作业答案Document serial number【UU89WT-UU98YT-UU8CB-UUUT-第二章 作业答案2–1 已知描述某LTI 连续系统的微分方程和系统的初始状态如下,试求此系统的零输入响应。

(1))()(2)(2)(3)(t e t e t y t y t y +'=+'+''2)0(=-y ,1)0(-='-y解:根据微分方程,可知特征方程为:0)2)(1(0232=++⇒=++λλλλ所以,其特征根为: 1,221-=-=λλ 所以,零输入响应可设为:0)(221≥+=--t e C e C t y tt zi又因为 ⎩⎨⎧=-=⇒⎩⎨⎧-=--='=+=--3112)0(2)0(212121C C C C y C C y 所以,03)(2≥-=--t e e t y tt zi(2))(2)()(6)(5)(t e t e t y t y t y -'=+'+''1)0()0(=='--y y 。

解:根据微分方程,可知特征方程为:0)3)(2(0652=++⇒=++λλλλ所以,其特征根为: 3,221-=-=λλ 所以,零输入响应可设为:0)(3221≥+=--t e C e C t y tt zi又因为 ⎩⎨⎧-==⇒⎩⎨⎧=--='=+=--34132)0(1)0(212121C C C C y C C y 所以,034)(32≥-=--t e e t y tt zi2–2 某LTI 连续系统的微分方程为)(3)()(2)(3)(t e t e t y t y t y +'=+'+''已知1)0(=-y ,2)0(='-y ,试求:(1) 系统的零输入响应)(t y zi ;(2) 输入)()(t t e ε=时,系统的零状态响应)(t y zs 和全响应)(t y 。

解:(1)根据微分方程,可知特征方程为:0)2)(1(0232=++⇒=++λλλλ所以,其特征根为: 1,221-=-=λλ 所以,零输入响应可设为:0)(221≥+=--t e C e C t y t t zi又因为 ⎩⎨⎧=-=⇒⎩⎨⎧=--='=+=--4322)0(1)0(212121C C C C y C C y所以,034)(2≥-=--t e e t y tt zi(2) 可设零状态响应为:0)(221>++=--t p e C e C t y t x t x zs其中p 为特解,由激励信号和系统方程确定。

因为)()(t t e ε= 所以,p 为常数,根据系统方程可知,23=p 。

于是,零状态响应可设为为:023)(221>++=--t e C e C t y t x t x zs将上式代入原方程中,比较方程两边的系数,可得到⎪⎩⎪⎨⎧-==22121C C 所以,023221)(2>+-=--t e e t y t t zs全响应为 )()()(t y t y t y zs zi +=0)23221()34()(22>+-+-=----t e e e e t y t t t t zs0)23252()(2>+-=--t e e t y t t zs2–3 试求下列各LTI 系统的冲激响应和阶跃响应。

(1))(2)()(3)(4)(t e t e t y t y t y +'=+'+'' 解:根据 在激励信号为)(t δ的条件下,求解系统的零状态响应可得())(21)(3t e e t h t tε⋅+=-- 因为,单位阶跃响应⎰-⋅=td h t g 0)()(ττ所以,()⎰-⋅+=--td e e t g 0321)(τττ0),1(61)1(2161216030>-+-=--=------t e e e e t t t t ττ0,6121326>--=--t e e tt(2))(2)(2)()(2)(3)("t e t e t e t y t y t y +'+''=+'+ 解:可先求系统 )()(2)(3)("t e t y t y t y =+'+ 的冲激励响应)(0t h ,则,原系统的冲激响应为)(2)(2)()(0'0"0t h t h t h t h ++=。

因为)()(2)(3)("t e t y t y t y =+'+的特征根为:1,221-=-=λλ 所以,可设冲激响应为:)()()(2210t e C e C t h t t ε⋅+=-- 将)(0t h 代入系统方程,并确定待定系数后,可得:)()()(20t e e t h t t ε⋅-=--因为,)(2)(2)()(0'0"0t h t h t h t h ++= 又因为,)()2()(2'0t e e t h t t ε⋅-=--,)()4()()(2"t e e t t h t t εδ⋅--=-- 所以,[])()(2)()2(2)()4()()(222t e e t e e t e e t t h t t t t t t εεεδ⋅-⋅+⋅-⋅+⋅--=------)()2()(2t e e t t t εδ⋅--=--因为,单位阶跃响应⎰-⋅=td h t g 0)()(ττ所以,[]⎰-⋅--=--t t t d t e e t t g 02)()(2)()(τεδ())(212tee ttε⋅-+=--2–4 各信号的波形如题2–4图所示,试计算下列卷积,并画出其波形。

(1))()(21tftf*(2))()(31tftf*(3))()(24tftf*(4))()(34tftf*题2–4 图解:根据)()()(ttftttf-=-*δ,可方便地得到此题的卷积结果。

(1)(2))(3(4h和各激励信号)(t e的波图所示,试求此系统对激励信号的零状态响应。

形如题2–5题2–5图解:因为,)()()(thtetyzs*=所以,[][])2()()2()()(--*--=tttttyzsεεεε)2()2()2()()()2()()(-*-+-*-*--*=ttttttttεεεεεεεε)4()4()2()2(2)(--+---=ttttttεεε2–6 题2–6图所示系统是由几个子系统组合而成的,各子系统的冲激响应分别为)()(1tthε=,)1()(2-=tthδ,)1()(3-=tthε试求总系统的冲激响应)(th并画出其波形。

题2–6图解:根据系统框图,可得:[])()()()()(1321ththththth**+=[])()1()1()(ttttεεδε*-*--=[])()2()(tttεεε*--=)2()2()(-⋅--=ttttεε此系统的单位冲激响应的波形为:2–7 题2–7图所示系统是由几个子系统组合而成,各子系统的冲激响应分别为)1()(1-=t t h δ,)3()1()(2---=t t t h εε试求总系统的冲激响应)(th 并画出其波形。

题2–7图解:根据系统框图,可得:[])()()()()()(2111t h t h t h t h t t h **++=δ[][])3()1()1()1()1()(---*-*-+-+=t t t t t t εεδδδδ [][])3()1()2()1()(---*-+-+=t t t t t εεδδδ[][][])5()3()4()2()3()1(---+---+---=t t t t t t εεεεεε )5()4()2()1(-----+-=t t t t εεεε此系统的单位冲激响应的波形为:。

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