4.已知某LTI系统的微分方程为y’’(t)+3*y’(t)+2*y(t)=x(t),已知激励信号x(t)=4*(e^(-2*t))*u(t),起始条件y(0_)=3,y’(0_)=4,求系统的零状态响应,零输入响应,完全响应
时间: 2023-08-07 13:02:54 浏览: 502
好的,根据所给微分方程,对于任意LTI系统,其零状态响应可以表示为:
y_z(t) = y_h(t) + y_p(t)
其中,y_h(t)是系统的齐次解,y_p(t)是系统的特解。
首先,我们需要求出系统的齐次解。对于齐次微分方程 y''(t) + 3y'(t) + 2y(t) = 0,我们可以先求出其特征方程:
λ^2 + 3λ + 2 = 0
解得 λ1 = -1, λ2 = -2。因此,齐次解可以表示为:
y_h(t) = c1*e^(-t) + c2*e^(-2t)
其中,c1和c2是待定系数,需要通过起始条件求解。将起始条件 y(0_) = 3 和 y'(0_) = 4 代入 y_h(t) 可得:
c1 + c2 = 3
- c1 - 2c2 = 4
解得 c1 = 2, c2 = 1。因此,齐次解可以表示为:
y_h(t) = 2*e^(-t) + e^(-2t)
接下来,我们需要求出系统的特解。根据题目所给的激励信号 x(t) = 4*e^(-2t)*u(t),可以猜测系统的特解形式为:
y_p(t) = A*e^(-2t)*u(t)
其中,A是待定系数。将 y_p(t) 代入微分方程可得:
-4A*e^(-2t) + 6A*e^(-2t) + 2A*e^(-2t) = 4*e^(-2t)*u(t)
化简可得:
2A = 4
解得 A = 2。因此,特解可以表示为:
y_p(t) = 2*e^(-2t)*u(t)
最后,我们可以将 y_h(t) 和 y_p(t) 相加,得到系统的零状态响应:
y_z(t) = 2*e^(-t) + 3*e^(-2t) + 2*e^(-2t)*u(t)
此外,根据定义,我们可以将激励信号 x(t) 直接代入原微分方程,求出系统的零输入响应:
y_i(t) = 0
因此,系统的完全响应可以表示为:
y(t) = y_z(t) + y_i(t) = 2*e^(-t) + 3*e^(-2t) + 2*e^(-2t)*u(t)
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