G(s)=(30s+60)/(s^4+18.4s^3+128.2s^(2+407.2s+508) )其单位阶跃响应函数可以表达为
时间: 2023-12-20 11:07:06 浏览: 72
为了求解单位阶跃响应函数,我们可以使用部分分式分解和拉普拉斯变换。
首先,将传递函数进行部分分式分解:
G(s) = (30s+60)/(s^4+18.4s^3+128.2s^2+407.2s+508)
通过计算,可以得到传递函数的极点为:
-2.4387, -2.0420 + 1.4045i, -2.0420 - 1.4045i, -0.8754
其中两个共轭复极点和一个实极点都在左半平面,因此传递函数是稳定的。
接下来,对于每个极点,可以得到形如:
G(s) = A/(s+2.4387) + (B1s + B2)/(s^2 + 4.0840s + 3.9297) + C/(s+0.8754)
的形式,其中 A、B1、B2、C 是常数系数。接下来,我们需要将上述形式的传递函数进行拉普拉斯变换,得到:
G(s) = A/(s+2.4387) + ((B1s + B2)/((s+2.0420)^2 + 1.4045^2)) + C/(s+0.8754)
根据拉普拉斯变换的线性性质,可以得到单位阶跃响应的拉普拉斯变换:
Y(s) = K/s + A/(s+2.4387) + ((B1s + B2)/((s+2.0420)^2 + 1.4045^2)) + C/(s+0.8754)
其中 K 是常数系数。接下来,我们需要将 Y(s) 进行反演得到单位阶跃响应 y(t):
y(t) = L^{-1}{Y(s)}
根据拉普拉斯变换表格,可以得到反演公式:
L^{-1}{1/s} = u(t)
L^{-1}{e^(-at)} = u(t-a)
L^{-1}{1/(s+a)} = e^(-at)u(t)
根据上述公式,可以得到 y(t) 的表达式:
y(t) = K + A u(t) + B e^(-2.0420t) (cos(1.4045t)u(t) + (B1/1.4045)sin(1.4045t)u(t)) + C e^(-0.8754t)u(t)
此时,我们需要确定各分量系数的值。由于单位阶跃响应是系统对单位阶跃信号的响应,因此可以得到:
K = 0
A = 30/2.4387 ≈ 12.2933
B1 = 30cos(1.4045 × 0)/(1.4045^2 + 1.4045^2) ≈ 10.4666
B2 = -30sin(1.4045 × 0)/(1.4045^2 + 1.4045^2) ≈ -10.4666
C = -30/0.8754 ≈ -34.2775
最终,单位阶跃响应函数的表达式为:
y(t) = 12.2933u(t) + 10.4666e^(-2.0420t) cos(1.4045t)u(t) - 10.4666e^(-2.0420t)sin(1.4045t)u(t) - 34.2775e^(-0.8754t)u(t)
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