求拉氏变换,t<0时,x(t)=0:(1) x(t)=2+3t+4t^2
时间: 2024-01-20 22:03:42 浏览: 154
根据拉氏变换的定义,有:
$\mathcal{L}\{x(t)\} = X(s) = \int_{0}^{\infty} x(t)e^{-st} dt$
因为在$t<0$时$x(t)=0$,所以可以将积分下限改为$-\infty$:
$X(s) = \int_{-\infty}^{\infty} x(t)e^{-st} dt = \int_{0}^{\infty} x(t)e^{-st} dt$
然后将$x(t)$代入上式,得到:
$X(s) = \int_{0}^{\infty} (2+3t+4t^2) e^{-st} dt$
对上式进行积分,得到:
$X(s) = \frac{2}{s} + \frac{3}{s^2} + \frac{8}{s^3}$
因此,拉氏变换为:
$\mathcal{L}\{x(t)\} = X(s) = \frac{2}{s} + \frac{3}{s^2} + \frac{8}{s^3}$,其中$t<0$。
相关问题
已知一稳定LTI系统的系统函数为:H(s)=(s+4)/s^2+5s+6 (1)若输入信号为x(t)=e^(-4t)u(t)(2)若输入信号为x(t)=e^t 求系统输出
对于问题1,我们可以使用拉普拉斯变换的方法求解系统的输出。首先,对输入信号进行拉普拉斯变换,得到X(s) = 1 / (s + 4)。然后,将输入信号的拉普拉斯变换代入系统函数中,得到系统的传递函数为:
H(s) = (s + 4) / (s^2 + 5s + 6)
将传递函数和输入信号的拉普拉斯变换相乘,得到系统的输出信号的拉普拉斯变换:
Y(s) = X(s) * H(s) = 1 / (s + 4) * (s + 4) / (s^2 + 5s + 6) = 1 / (s^2 + 5s + 6)
对输出信号的拉普拉斯变换进行反演变换,得到系统的输出信号:
y(t) = e^(-2t) - e^(-3t)
对于问题2,同样可以使用拉普拉斯变换的方法求解系统的输出。对输入信号进行拉普拉斯变换,得到X(s) = 1 / (s - 1)。将输入信号的拉普拉斯变换代入系统函数中,得到系统的传递函数为:
H(s) = (s + 4) / (s^2 + 5s + 6)
将传递函数和输入信号的拉普拉斯变换相乘,得到系统的输出信号的拉普拉斯变换:
Y(s) = X(s) * H(s) = 1 / (s - 1) * (s + 4) / (s^2 + 5s + 6) = (s + 4) / [(s - 1)(s + 3)]
对输出信号的拉普拉斯变换进行反演变换,得到系统的输出信号:
y(t) = 2e^(-t) - e^(-3t)
已知一稳定LTI系统的系统函数为:H(s)=(s+4)/(s^2+5s+6)(1)画出表征该系统的方框图(2)求出该系统的单位冲激响应h(t)(3)若输入信号为x(t)=e^(-4t)u(t) 求系统输出(4)若输入信号x(她)
(1)该系统的方框图如下所示:
```
+----->(s+4)----+
| |
x(s)--|---[H(s)]--->y(s)--
| |
+------(s^2+5s+6)-+
```
其中,x(s) 和 y(s) 分别表示输入和输出信号在 Laplace 变换域中的表示,[H(s)] 表示系统的传递函数。
(2)系统的单位冲激响应 h(t) 可以通过对系统传递函数 H(s) 进行部分分式分解,然后反演回时间域得到:
H(s) = (s+4) / (s^2+5s+6) = 1/(s+2) - 1/(s+3)
h(t) = e^(-2t) u(t) - e^(-3t) u(t)
其中,u(t) 表示单位阶跃函数。
(3)当输入信号为 x(t) = e^(-4t) u(t) 时,可以利用卷积定理和单位冲激响应 h(t) 计算系统输出 y(t):
y(t) = x(t) * h(t) = ∫[0,t] x(τ) h(t-τ) dτ
= ∫[0,t] e^(-4τ) [e^(-2(t-τ)) - e^(-3(t-τ))] dτ
= e^(-2t) ∫[0,t] e^(2τ) dτ - e^(-3t) ∫[0,t] e^(3τ) dτ
= (1/2) (1 - e^(-2t)) u(t) - (1/3) (1 - e^(-3t)) u(t)
其中,* 表示卷积运算,τ 表示积分变量。
(4)由于未给定输入信号 x(t) 的表达式,无法直接计算系统的输出 y(t)。如果有输入信号的表达式,可以采用类似于上面的方法,通过卷积计算得到系统的输出。
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