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每次想弄清楚零极点的物理本质是什么,如何对系统产生影响(大学信号与系统没好好学),网上找一下相关内容,总能看到 ”Hs=A0/(s+a) 极点为s=-a s=jw 所以w=a时增益-20db/十倍频 “类似的结论。虽然也可以分析电路,但仔细想一想总让人一脸懵逼。s不是等于σ+jw吗,怎么变成了jw,jw又变成了w,而且w=-a又变成了w=a。每次都想把信号与系统重新学一遍(只能怪自己大学摸鱼去了),但看着厚厚的上下册,拖了又拖...... 最近刚好空一点,整理了一些相关内容。
傅里叶变换和拉普拉斯变换:
傅里叶变换:将时域函数转换为不同频率的正弦波的叠加。
(具体可以看看知乎大佬的介绍 https://zhuanlan.zhihu.com/p/317237264)
拉普拉斯变换:
由于傅里叶变换的局限性,要保证f(t)收敛,因此对于非收敛的函数,添加一个衰减因子e-σt,使函数在t→∞时,f(t)→0。然后再进行傅里叶变换。
极点的意义:
H(s)=H0/(s-a) 极点s=a 对应的时域原函数:Ht=H0*e^at
由上述分析可知,Hs是Ht×衰减因子做傅里叶变换得到,Gt=H0*e^at*e^-σt=H0*e^-(σ-a)t 要使Gt收敛,则必须σ>a。
因此可知道极点s=a,是σ+jw=a ,并非jw=a。即σ=a。
极点代表的时域函数可进行拉式变换的收敛域,σ需在极点的右方(见下图,execl做的简易示图,勿喷):
(对于虚数极点s=a+bj,代表σ=a,w=b,a反应衰减速率,b反应震荡频率,虚数极点后续有时间再具体分析)
图中阴影部分为收敛域,a1为左半平面极点,收敛域在a1右侧,a2为右边平面极点,收敛域同样在右侧。
由此可由极点位置判断系统稳定性:
左半平面极点:收敛域经过原点,说明σ=0时,时域函数f(t)* e^-σt 收敛,即f(t)收敛。
右半平面极点:收敛域大于零,说明f(t)* e^-σt 中σ必须大于0才收敛,即f(t)不收敛。
另一个问题,为什么s=σ+jw 又有s=jw。其实也就是s域函数与电路的频率响应的转换。
根据拉式变换的微分性质可知道电容的s域参数=1/sc
交流时电容容抗Zc=1/jwc
因此s=jw 只是分别在s域和频域里数学形式上相同,电感同理。
因此知道传输函数Hs,令s=jw可得到电路的频率响应H(w) (此Hw并不是傅里叶变换的Hw)
有了频响函数,电路的幅频特性,相频特性都能很简单的计算出来。(见上一篇)
m8510a: 拉式反变换的系数是不是1/2*pi*j,而不是1/2*pi,我去确认一下
奔波南坡: 1、我想说下自己对正弦稳态响应中s=σ+jw变成了s=jw的理解,也不知道正不正确。看的书是詹姆斯·尼尔森的《电路》(第十版),第401页:
(1) 首先正弦激励 ...