拉氏變換法求解線性常微分方程(系統的零狀態響應)

2021-07-29 18:39:13 字數 816 閱讀 9983

線性微分方程的概念可參考:維基百科

對於系統的零狀態響應

求系統的單位脈衝響應函式與輸入函式的卷積積分,求系統的單位脈衝響應函式可用系統函式拉氏逆變換求。

系統函式h(s)=b(s)/a(s),對應的單位脈衝響應為w(t)=l-1(h(s)),求逆變換的重要方法之一是部分分式法,即將上述多項式分解成為多個s的一次分式之和。可用留數函式residue完成:

1、[r,p,k]=residue(b,a),求出h(s)的極點陣列p和留數陣列r,因而h(s)可表示為:

h(s)=r(1)/(s-p(1))+r(2)/(s-p(2))+...

2、此時它的反變換可簡單地求出為:

w(t)=r(1)*exp(p(1)*t)+r(1)*exp(p(1)*t)+...

matlab求拉氏變換用函式laplace(), 拉氏逆變換用函式ilaplace()。

matlab卷積的數值解用函式conv(),例項如下:

x1=linspace(-2,2,5);

h=sin(x1);

x2=linspace(-2,2,5);

y=randn(1,length(x2));

k0=x2(1)+x1(1); %計算序列f非零樣值的起點位置

k3=length(y)+length(h)-2; %計算卷積和f的非零樣值的寬度

k=k0:1:(k3+k0); %確定卷積和f非零樣值的時間向量k

z1=conv2(h,y);%確定h和y的卷積為z1

g=deconv(z1,h);

也可以直接l-1(h(s)*f(s))求的微分方程的解。

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