求一个稳定的系统,且与原系统:$H\left( s \right) = \frac{{4s}}{{\left( {s + 2} \right)\left( {s - 4} \right)}}$有相同的幅频响应,写出对应的系统函数,并 说明解题思路
时间: 2023-08-11 14:48:35 浏览: 59
要求一个系统与原系统具有相同的幅频响应,可以考虑对原系统的幅频响应进行分析,找出其特征并利用这些特征构造出一个新系统。
首先,原系统的极点为 $s = -2$ 和 $s = 4$,因此其幅频响应包含两个一阶衰减项:$\frac{1}{s+2}$ 和 $\frac{1}{s-4}$。可以利用这两个一阶衰减项构造出一个新系统,使其具有相同的幅频响应。
设新系统的系统函数为 $G(s)$,则可以将其表示为:
$$
G(s) = k\cdot\frac{1}{s+2}\cdot\frac{1}{s-4}
$$
其中,$k$ 为待定系数。
将原系统的系统函数 $H(s)$ 代入上式,可以得到:
$$
G(s) = k\cdot\frac{4s}{\left(s+2\right)\left(s-4\right)}
$$
由于要求新系统与原系统具有相同的幅频响应,因此需要满足 $|G(j\omega)| = |H(j\omega)|$,即:
$$
\left|k\cdot\frac{4j\omega}{\left(j\omega+2\right)\left(j\omega-4\right)}\right| = \left|\frac{4j\omega}{\left(j\omega+2\right)\left(j\omega-4\right)}\right|
$$
化简得到 $k=1$,因此新系统的系统函数为:
$$
G(s) = \frac{4s}{\left(s+2\right)\left(s-4\right)}
$$
最终,我们得到了一个与原系统具有相同幅频响应的新系统,其系统函数为 $\frac{4s}{\left(s+2\right)\left(s-4\right)}$。
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