信号与系统 各响应之间的区别与联系 信号与系统: 稳态响应和自然响应到底区别是什么?

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系统函数一般是微分方程形式,简单举个例子y″+y'+y=f
其中y是系统输出,f是系统输入,首先你要知道系统输入是在一个瞬间输入,一般对于因果系统而言,输入是在0时刻输入,也就是说t=0时刻,输出y的左极限和右极限并不相同,也就是所谓的y(0-)和y(0+),对于零状态响应而言,指的就是忽略系统在0-时刻的状态,只考虑f输入一瞬间往后的状态,也就是说零状态的y(0-)=0,这点很重要,因为y″的拉普拉斯变换要考虑y(0-),考虑对应的拉普拉斯变换:s²Y(s)+sY(s)+Y(s)=F(s);而对于零输入来说就是单纯字面上的意思,忽略输入f,即f(t)=0,系统输出完全由0时刻之前的状态来决定,即s²Y(s)-sy(0-)-y'(0-)+sY(s)-y(0-)+Y(s)=0。由此可以看出系统响应主要取决于两方面,一方面是系统在激励输入之前的状态,另一方面是系统的输入,由前者决定的是零输入,后者决定的是零状态,冲激响应指得就是系统输入是冲激函数的系统零状态响应,冲激响应有个很重要的性质就是,他的拉普拉斯变换对应的是系统的系统函数H(s),阶跃响应同理指的是输入是阶跃函数的零状态响应,因为阶跃函数和冲激函数的关系是阶跃求导等于冲激,所以阶跃响应求导也等于冲激响应。
而自由响应又称固有响应,顾名思义是由系统内部性质决定的,从函数形式角度考虑,自由响应对应的是由系统的特征值决定的响应,而受迫响应是由系统输入部分决定的,全响应中除去自由响应剩下的就是受迫响应,通过对零状态和零输入的求解过程也可以看出,受迫响应是零状态响应的一部分,而自由响应来自于零输入响应和一部分的零状态响应(因为零状态响应中也有一部分对应于特征值),从求解角度看的话,对应拉普拉斯变换是系统特征值的就是自由响应,剩下的就是受迫响应。
现在考虑,瞬态和稳态响应,瞬态响应就是t趋近于∞时值为0的一部分(比如e的-t次方),稳态响应就是t趋近于∞仍然存在或者说函数值不能确定为0的一部分(比如三角函数),应该注意的是,瞬态稳态与自由和受迫响应并不一定有对应关系,只有对于稳定系统而言,自由响应对应于瞬态响应,受迫响应对应于稳态响应

假设一个电路,有外接电源,里面还有电池(作为系统内部,看作系统本身含有能量的状态)
那么纯粹由电源产生的响应就是零状态,纯粹由电池产生的就是零输入响应。看字面意思就明白了。两个加起来就是全响应。

阶跃响应,就是输入为阶跃的响应,类似的还有单位冲激响应,都是用来表述系统性质的。

其他的不知道。

零输入响应:形同齐次解
零状态响应:可以在频域内求
自由响应:与系统本征函数相关
受迫响应:与输入函数有关
关系:冲激响应阶跃响应微积分关系
零输入响应是自由响应的部分
零状态响应包含受迫响应

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