清華大學(xué)信號與系統(tǒng)第五章 S域分析、極點與零點課件

第五章S域分析、極點與零點決定系統(tǒng)的時域響應(yīng)決定系統(tǒng)頻率響應(yīng)決定系統(tǒng)穩(wěn)定性1課件系統(tǒng)函數(shù)的定義系統(tǒng)零狀態(tài)下，響應(yīng)的拉氏變換與激勵拉氏變換之比叫作系統(tǒng)函數(shù)，記作H(s).可以是電壓傳輸比、電流傳輸比、轉(zhuǎn)移阻抗、轉(zhuǎn)移導(dǎo)納、策動點阻抗或?qū)Ъ{2課件系統(tǒng)函數(shù)的極零點分布3課件（2）幾種典型的極點分布——

(a)一階極點在原點5課件（2）幾種典型的極點分布——

(b)一階極點在負(fù)實軸6課件（2）幾種典型的極點分布——

(c)一階極點在正實軸7課件（2）幾種典型的極點分布——

(e)共軛極點在虛軸上，原點有一零點9課件（2）幾種典型的極點分布——

(f)共軛極點在左半平面10課件（2）幾種典型的極點分布——

(g)共軛極點在右半平面11課件（3）有二重極點分布——

(b)在負(fù)實軸上有二重極點13課件（3）有二重極點分布——

(c)在虛軸上有二重極點14課件（3）有二重極點分布——

(d)在左半平面有二重共軛極點15課件二重極點17課件極點影響小結(jié)：極點落在左半平面—h(t)逞衰減趨勢極點落在右半平面—h(t)逞增長趣勢極點落在虛軸上只有一階極點—h(t)等幅振蕩，不能有重極點極點落在原點—h(t)等于u(t)18課件（4）零點的影響零點移動到原點19課件§5.2-1自由響應(yīng)與強(qiáng)迫響應(yīng)來自H(s)的極點來自E(s)的極點自由響應(yīng)強(qiáng)迫響應(yīng)21課件結(jié)論H(s)的極點決定了自由響應(yīng)的振蕩頻率，與激勵無關(guān)自由響應(yīng)的幅度和相位與H(s)和E(s)的零點有關(guān)，即零點影響Ki,Kk系數(shù)E(s)的極點決定了強(qiáng)迫響應(yīng)的振蕩頻率，與H(s)無關(guān)用H(s)只能研究零狀態(tài)響應(yīng)，H(s)中零極點相消將使某固有頻率丟失。22課件本節(jié)作業(yè)5-1，5-3，5-8，5-10，5-6*，5-9*，5-11*，5-13，23課件激勵E(s)的極點影響激勵E(s)的極點也可能是復(fù)數(shù)增幅，在穩(wěn)定系統(tǒng)的作 用下穩(wěn)下來，或與系統(tǒng) 某零點相抵消等幅，穩(wěn)態(tài)衰減趨勢，暫態(tài)25課件例：周期矩形脈沖輸入下圖電路，求其暫態(tài)和穩(wěn)態(tài)響應(yīng)。（1）求e(t)的拉氏變換26課件（7）求第一周期的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)29課件（8）整個周期矩形信號的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)暫態(tài)響應(yīng)穩(wěn)態(tài)響應(yīng)完全響應(yīng)30課件本節(jié)作業(yè)5-15，5-17，5-18，5-25，5-19*，5-20*，5-24*，5-26*，31課件§5.2由系統(tǒng)函數(shù)決定系統(tǒng)頻率特性什么是系統(tǒng)頻率響應(yīng)？ 不同頻率的正弦激勵下系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)一般為復(fù)數(shù)，可表示為下列兩種形式：32課件由正弦激勵的極點決定的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)如系統(tǒng)是穩(wěn)定的，該項最后衰減為零33課件穩(wěn)態(tài)響應(yīng)有關(guān)的幅度該變相位偏移34課件若換成變量

系統(tǒng)頻率特性幅頻特性相位特性35課件用幾何法求系統(tǒng)頻率特性36課件例：已知試求當(dāng)

時的幅頻和相位37課件§5.3一階系統(tǒng)和二階非諧振系統(tǒng)的

S平面分析已知該系統(tǒng)的H(s)的極零點在S平面的分布，確定該系統(tǒng)的幅頻特性和相頻特性的漸近線38課件（1）一階系統(tǒng)一零點，一在實軸的極點一在原點的零點，一在實軸的極點只有無窮遠(yuǎn)處的零點一在實軸的極點39課件例：求一高階系統(tǒng)的頻率特性+U1—+U2—CRMN-1/RC40課件41課件例：求一階低通濾波器的頻率特性RC+U1_+U2_M沒有零點42課件幅頻特性相位特性43課件（2）二階非諧振系統(tǒng)的S平面分析只考慮單極點使系統(tǒng)逞低通特性只考慮一極點和一零點使系統(tǒng)逞高通特性中間狀態(tài)是個常數(shù)低通高通總體是個帶通44課件例：45課件高通低通46課件

較小時起作用逐漸增加高通47課件

較大時起主要作用低通特性逐漸