信号与线性系统五六章自测题(标准答案)
更新时间:2024-01-21 13:50:01 阅读量: 教育文库 文档下载
第五、六章自测题标准答案
1. 判断题
(1) 当且仅当一个连续时间线性时不变系统的阶跃响应是绝对可积的,则该系统是稳定的。 ( × ) (2) 若h(t)是一个线性时不变系统的单位冲激响应,并且h(t)是周期的且非零,则系统是非稳定的。 ( √ ) (3) 对于一个因果稳定的系统,可以利用H(j?)?H(s)|s?j? 求系统的频率响应。 ( √ ) (4) 一个稳定的连续时间系统,其系统函数的零极点都必定在s平面的左半平面。
( × ) 2.填空题
(1)某二阶系统起始状态为r(0_)??1,r'(0_)?2;初始条件为r(0?)?3,r'(0?)?1,则确定零输入响应待定系数的初始条件为rzi(0?)= -1 ,r'zi(0?)= 2 ;而确定零状态响应待定系数的初始条件为 rzs(0?)= 4 ,r'zs(0?)= -1 。
e?s(2)F(s)?2的逆变换为 [e?(t?1)?e?2(t?1)]?(t)。
s?3s?2?t??)?(t)的拉普拉斯变换为F(s)?cos??(3)f(t)?sin(3.求图5-1中所示单边周期信号的拉氏变换。
?s2??2?sin??s。
s2??2f(t)…TT 2T t0 2
T3T)??(t?T)??(t?)?? 22T?s2
图5-1
解:f(t)??(t)??(t?T?A(1?e?A??(t)??(t?)??2?s?)
F(s)?A(1?e)?s(1?e?sT)T?s2As(1?eT?s2
)1
4.一个单位冲激响应为h(t)的因果LTI系统有下列性质: (1)当系统的输入为x(t)?e2t时,对所有t值,输出y(t)?12te。 6(2)单位冲激响应h(t)满足微分方程
dh(t)?2h(t)?e?4t?(t)?b?(t)。这里b为一个未知dt常数。
确定该系统的系统函数。
解:本题中用到了特征函数的概念。一个信号,若系统对该信号的响应仅是一个常数(可能是复数)乘以输入,则该信号为系统的特征函数。(请注意:上面所指的系统必须是线性时不变系统。)
因为x(t)?e2t是因果LTI系统的特征函数,所以y(t)?H(s)|s?2?e2t?12te。即 6 H(s)|s?2?1 6对所给的微分方程两边取拉普拉斯变换,得 sH(s)?2H(s)?1b? s?4s H(s)?将s=2代入上式,得
s?b(s?4)
s(s?2)(s?4) H(2)?所以
H(s)?12?6b?, b=1 62?4?62, Re(s)?0
s(s?4)5.已知系统微分方程为y''(t)?3y'(t)?2y(t)?2f'(t)?f(t),输入为(1)求系统的系统函数和单f(t)?2e?3t?(t),系统的起始条件为y(0?)?1,y'(0?)?1,
位冲激响应;(2)求系统的零输入响应,零状态响应,完全响应,自由响应和强迫响应。 解:(1)H(s)?2s?13?1??
s2?3s?2s?2s?1?2t冲激响应h(t)?(3e(2)零输入响应
?e?t)?(t)
rzi(t)?A1e?2t?A2e?t t?0
2
??A1??2 ????2A1?A2?1??A2?3所以 rzi(t)?(?2e?2t?3e?t)?(t) (3) 零状态响应
Rzs(s)?E(s)H(s)?A1?A2?12s?12?16?5 ????(s?1)(s?2)s?3s?1s?2s?3所以 rzs(t)?(6e?2t?e?t?5e?3t)?(t)
完全响应 r(t)?rzi(t)?rzs(t)?(4e?2t?2e?t?5e?3t)?(t) 自由响应:(4e?2t?2e?t)?(t) 强迫响应:?5e?3t?(t)
6.某反馈系统如图5-2所示,已知子系统的系统函数为G(s)?(1)为使系统稳定,实系数k应满足什么条件; (2)若系统为临界稳定,求k及单位冲激响应h(t)。 E(s) + R(s) G(s) Σ
+
k
图5-2 解:H(s)?s。试确定
s2?5s?6R(s)G(s)s??2 E(s)1?kG(s)s?5s?ks?6 为使系统稳定,k<5
k=5时,系统临界稳定,此时 h(t)?cos6t??(t) 7. 系统如图5-3所示,激励为i1(t),
响应为i2(t). (1) (2)
求系统函数H(s); 若i1(t)=2A,求i2(t)。
已知R1=R2=1Ω,C=1F,L=1H . i2(t) i1(t) _ R1 C 图5-3 R2 L I(s)解:(1)H(s)?2?I1(s)R1?1sC1R1??R2?sLsC3
?1 s?112
s?1s (2)I2(s)?H(s)I1(s)? i2(s)?(2?2e?t)?(t)
8.已知一线性时不变系统激励为f(t)?(e?t?e?3t)?(t), 系统响应为y(t)?(2e?t?2e?4t)?(t),求: (1)系统的单位冲激响应h(t); (2)系统激励-响应微分方程。
22?Y(s)s?1s?43s?9解答:(1)H(s)? ??11F(s)(s?2)(s?4)?s?1s?3 h(t)?L[H(s)]??13?2t(e?e?4t)?(t) 2 (2)系统的激励-响应微分方程
y''(t)?6y'(t)?8y(t)?3f'(t)?9f(t)
9.已知一LTI系统函数H(s)的零点z=1,极点p=-1,且冲激响应初值h(0?)?2,试求: (1)系统函数H(s);
(2)系统的幅频特性H(ω),相频特性φ(ω);
(3)若激励e(t)?3sin3t??(t),求系统稳态响应。 解:(1)h(0?)?limsH(s)?2
s?0 H(s)?2(s?1) 2(s?1)2(j??1)
(j??1)2 (2)H(j?)? H(j?)?21??2
?(?)??arctan??arctan2? 21??(3)将??3代入H(j?)和?(?), 求得系统的稳态响应为ys(t)?3sin3t
4
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