(4)复函数与拉普拉斯变换
(4)复函数与拉普拉斯变换
s=σ+jωs = \sigma + j\omegas=σ+jω
复函数
左边Re为实部,右边Im为虚部
例子G(s)=1sG(s) = \frac{1}{s}G(s)=s1时,对其执行分母有理化,如图分别得到实部和虚部
极点
Poles of a function
当函数乘上((x−xi)(x-x_i)(x−xi),也就是xxx趋向于xix_ixi时,这个函数不等于0, 或者不等于正负无穷大的时候,这个值就是极点。
举个例子来
在s1=-1和s2=-3时候有极点
s = -3时同理
一般,极点就看分母,分母等于0的点就是极点。也就是说,函数G(s)的极点是G(s)的分母的根。
零点
乘的那一项给个倒数,不等于0或正负无穷
依然先给个例子吧,和上面相反这次是分子等于0
在s1=-2和s2=-4的时候有零点
同理-4
零点看分子,分子等于0的点就是零点,也就是说,函数G(s)的零点是G(s)分子的根
微分方程
工程中的许多系统都是用微分方程进行数学建模的,
这些方程通常涉及因变量的导数和积分
一般情况:
在一个系统
一阶导数、二阶导数、三阶导数…
这是一个线性常微分方程,当系数不是y(t)的函数,这些是独立自由的常数,互相之间是独立的。
最高导几次,就是几阶
拉普拉斯变换
- 拉普拉斯变换是求解线性常微分方程的数学工具之一。
- 拉普拉斯变换将微分方程转换为(s-domain频域,从时间域到频域 )中的代数方程
- 通过简单的单数运算可以很容易地处理代数方程,获得s域中的解
- 微分方程的最终解是通过采用逆拉普拉斯变换得到的
- s域是指在频域分析中以虚指数exp为基本信号,任意信号课分解为众多不同频率的虚指数分量。
给出实数函数f(t)满足
对一些有限实域函数σ小于无穷,拉普拉斯变换定义成
也就是换元成这样
举个例子
逆拉普拉斯变换
对应一下f(t)就成了这样子
其中c是大于F(s)所有极点实部的实常数
一般的拉普拉斯变换不用去算,有个表格
前四种简单的记一下
例子就是查表
一些拉普拉斯变换小技巧
一、乘以常数
如图,可以放出来
二、加加减减
三、求导
四、积分
五、初值定理
求前面这项趋于0时候的极限,就是求后面这个乘以s的极限。
六、终值定理
和初值定理相反,求前面趋于无穷的极限,也就是求后面趋于0的极限
5和6刚好相反
这六个好好记住
- 总结下前面转换对应关系
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