经典例题1
教材第65页例题2-9的姐妹题: 设描述系统的微分方程式为)(2)()()(3)(4)(2
222t e dt t de dt t e d t r dt t dr dt t r d ++=++,试求其冲激响应。
用第三版教材65页的解法,不能解答此题
解:
(一)0-至0+期间系统的微分方程是:
)(2)()()(3)(4)(2222t dt t d dt
t d t r dt t dr dt t r d δδδ++=++ …………………(1) 根据方程两边奇异信号平衡的原则,可以假设:
22()d r t dt =)()()()(22t u d t c dt t d b dt
t d a ∆+++δδδ ()dr t dt =)()()(t u c t b dt
t d a ∆++δδ )()()(t u b t a t r ∆+=δ (2)
将上述3式代入(1)式,可得32,11,3,1-==-==d c b a
系统的初始状态为零,也就是'(0)0,(0)0r r --==,所以
3)0(-=+r ,11)0('=+r
(二)0+时刻以后系统处于零输入状态,系统的微分方程是:
22()()43()0d r t dr t r t dt dt
++= 设系统的齐次解(特解为零)为:3()()()t t r t Ae u t Be u t --=+
则: 3-=+B A , 113=--B A ,从而可以知道4-=A , 1=B )()(4)(3t u e t u e t r t t --+-=
(三)在考虑2式可以知道系统的冲激响应包含奇异函数,所以系统的冲激响应为:)()()(4)(3t t u e t u e t r t t δ++-=--
经典例题2 给定系统的微分方程)(3)()()(2)(3)(2222t e t e dt d t e dt
d t r t r dt d t r dt d ++=++ ,若激励信号为)()(t u t
e =, 起始状态为2)0(,1)0(='=--r r ,在初始状态不为零、输入为阶跃信号的情况下,求系统的响应)(t r
解:(一)将)()(t u t e =代入方程式,求得t=0-到0+期间系统的微分方程为 )(3)()()(2)(3)('22t u t t t r t r dt d t r dt
d ∆++=++δδ (1) )(t u ∆为0-到+0相对单位跳变函数,方程(2)右端自由项中含有δ(t),故从-0到+0状态发生跳变。
方程(1)右端的冲激函数项最高阶次是)('t δ,因而可以设
⎪⎪⎪⎩
⎪⎪⎪⎨⎧∆=∆+=∆++=)()()()()()()()()('22
t u a t r t u b t a t r dt d t u c t b t a t r dt d δδδ (0-<t<0+) (2) 代入式(1)得:
)(3)()()(2)(3)(3)()()(''t u t t t u a t u b t a t u c t b t a ∆++=∆+∆++∆++δδδδδ 可以得到: ⎩⎨⎧=+=131a b a
⎩⎨⎧-==2
1b a 因而有 ⎪⎩⎪⎨⎧-=-=--+-+2)0()0(1)0()0(r dt d r dt
d r r +0状态为
⎪⎩
⎪⎨⎧=+-==+=-+-+0)0(2)0(21)0()0(r dt d r dt d r r
(二)0+之后系统的微分方程为
)(3)(2)(3)(22t u t r t r dt d t r dt
d =++ )(2
3)()()(2t u t u Be t u Ae t r t t ++=-- (三)考虑(2)式中没有冲激函数,也没有冲激函数的高阶导数,所以系统的完全响应是:
)(2
3)(21)()(2t u t u e t u e t r t t +-=--
经典例题3
设描述系统的微分方程式为)(2)()()(2)(3)(2222t e dt t de dt
t e d t r dt t dr dt t r d ++=++,试求其冲激响应。
用第三版教材65页的解法,不能解答此题
0-至0+时刻系统的微分方程是:
)(2)()()(2)(3)(2222t dt t d dt
t d t r dt t dr dt t r d δδδ++=++ …………………(1) 根据方程两边奇异信号平衡的原则,可以假设:
22()d r t dt =)()()()(2
2t u d t c dt t d b dt t d a ∆+++δδδ ()dr t dt =)()()(t u c t b dt
t d a ∆++δδ )()()(t u b t a t r ∆+=δ (2)
将上述3式代入(1)式,可得14,6,2,1-==-==d c b a
系统的初始状态为零,也就是'(0)0,(0)0r r --==,所以
2)0(-=+r ,6)0('=+r
0+时刻以后系统处于零输入状态,系统的微分方程是:
0)(2)(3)(22=++t r dt t dr dt
t r d 设系统的齐次解(特解为零)为: )()()(2t u Be t u Ae t r t t --+=
则: 2-=+B A , 62=--B A ,从而可以知道4-=A , 2=B
在考虑2式可以知道系统的冲激响应包含奇异函数,所以系统的冲激响应为: )()(2)(4)(2t t u e t u e t r t t δ++-=--。