y''(t)+4y'(t)+4y(t)=f'(t)+f(t)在输入f(t)=sin(1/2*pi*t)时的零状态响应,用matlab写出来
时间: 2023-08-06 11:06:03 浏览: 130
好的,根据题目所给,可以列出微分方程的特征方程为:
λ^2 + 4λ + 4 = 0
解得特征根为 λ = -2,-2
因此,方程的通解为:
y(t) = c1*e^(-2t) + c2*t*e^(-2t)
其中,c1和c2为待定系数。
接下来,我们需要求出输入f(t)的响应。
将f(t)代入原方程可得:
y''(t) + 4y'(t) + 4y(t) = 1/2*pi*cos(1/2*pi*t) - 1/4*pi*sin(1/2*pi*t)
设输入f(t)的响应为y_p(t),则有:
y_p''(t) + 4y_p'(t) + 4y_p(t) = 1/2*pi*cos(1/2*pi*t) - 1/4*pi*sin(1/2*pi*t)
由于方程的特征根为 λ = -2,-2,因此可以猜测y_p(t)的形式为:
y_p(t) = A*cos(1/2*pi*t) + B*sin(1/2*pi*t)
将y_p(t)代入原方程可得:
-1/2*pi*A*sin(1/2*pi*t) + 1/2*pi*B*cos(1/2*pi*t) - 1/4*pi*A*cos(1/2*pi*t) - 1/4*pi*B*sin(1/2*pi*t) + 4A*sin(1/2*pi*t) + 4B*cos(1/2*pi*t) + 4A*cos(1/2*pi*t) - 4B*sin(1/2*pi*t) = 1/2*pi*cos(1/2*pi*t) - 1/4*pi*sin(1/2*pi*t)
整理后可得:
(15/4*pi)*A*cos(1/2*pi*t) + (15/4*pi)*B*sin(1/2*pi*t) = 1/2*pi*cos(1/2*pi*t) - 1/4*pi*sin(1/2*pi*t)
比较系数可得:
A = -2/15,B = 0
因此,输入f(t)的响应为:
y_p(t) = -2/15*cos(1/2*pi*t)
最终的零状态响应为:
y(t) = y_h(t) + y_p(t) = c1*e^(-2t) + c2*t*e^(-2t) - 2/15*cos(1/2*pi*t)
用MATLAB代码实现如下:
```
syms t;
y_h = dsolve('D2y + 4*Dy + 4*y = 0', 'y(0) = 0', 'Dy(0) = 0', 't');
f = sin(1/2*pi*t);
y_p = -2/15*cos(1/2*pi*t);
y = y_h + y_p;
y = simplify(y);
```
其中,dsolve函数用来求解微分方程的通解,simplify函数用来化简表达式。
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