已知描述系统的微分方程和初始状态如下,求其零输入响应。 要求: (1)自行设计线对象属性,线宽为1磅; (2)图形标识:图名(零输入响应),横坐标轴名(时间),纵坐标轴名(分量)。
时间: 2023-12-19 19:06:58 浏览: 82
很抱歉,作为一个语言模型,我无法绘制图形,但是我可以告诉你如何求解零输入响应。
对于一个描述系统的微分方程,其零输入响应是指在没有外部输入的情况下,系统的响应。求解零输入响应的一般步骤如下:
1. 确定系统的微分方程。
2. 找到系统的特征方程,计算其特征根。
3. 根据特征根的数量和重复度,确定系统的零输入响应形式。
4. 根据初始条件,求解系统的零输入响应系数。
举个例子,假设系统的微分方程为 $y'' + 2y' + 5y = 0$,初始条件为 $y(0) = 1$,$y'(0) = 0$。
1. 系统的微分方程为 $y'' + 2y' + 5y = 0$。
2. 系统的特征方程为 $s^2 + 2s + 5 = 0$,特征根为 $s_1 = -1 + 2i$,$s_2 = -1 - 2i$。
3. 由于特征根是共轭复数对,所以零输入响应形式为 $y(t) = e^{-t}(c_1 \cos 2t + c_2 \sin 2t)$。
4. 根据初始条件,可以得到 $c_1 = 1$,$c_2 = 1$。因此,零输入响应为 $y(t) = e^{-t}(\cos 2t + \sin 2t)$。
至于如何绘制图形,你可以使用 Python 中的 Matplotlib 库或者 MATLAB 等工具来绘制。
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matlab:已知描述系统的微分方程和初始状态如下,求其零输入响应。 要求: (1)自行设计线对象属性,线宽为1磅; (2)图形标识:图名(零输入响应),横坐标轴名(时间),纵坐标轴名(分量)。
好的,您的问题是:matlab:已知描述系统的微分方程和初始状态如下,求其零输入响应。要求: (1)自行设计线对象属性,线宽为1磅; (2)图形标识:图名(零输入响应),横坐标轴名(时间),纵坐标轴名(分量)。
为了求解该系统的零输入响应,首先需要解出其齐次微分方程的通解,并根据初始条件确定其特解。系统描述的微分方程为:
y'' + 3y' + 2y = x'' + 4x' + 4x
对应的齐次微分方程为:
y'' + 3y' + 2y = 0
齐次微分方程的特征方程为:
λ^2 + 3λ + 2 = 0
解得其特征根为 λ1 = -1 和 λ2 = -2。
因此,齐次微分方程的通解为:
y(t) = c1e^-t + c2e^-2t
根据初始条件确定其特解。由题可知,初始状态为 y(0) = 1 和 y'(0) = 1,因此:
y(t) = c1e^-t + c2e^-2t + 1 + t
由于求解的是零输入响应,因此将输入信号设为零,即 x(t) = 0。于是原微分方程简化为:
y'' + 3y' + 2y = 0
根据前面求解的齐次微分方程的通解,可以得到:
y(t) = c1e^-t + c2e^-2t
为了确定 c1 和 c2 的值,需要利用初始条件。当 t = 0 时,由 y(0) = 1 和 y'(0) = 1 可得:
c1 + c2 = 1
-c1 - 2c2 + 1 = 1
解得 c1 = -1 和 c2 = 2。
因此,零输入响应为:
y(t) = -e^-t + 2e^-2t + 1 + t
下面是绘制图形的 Matlab 代码:
% 定义时间范围
t = 0:0.01:5;
% 计算零输入响应
y = -exp(-t) + 2*exp(-2*t) + 1 + t;
% 绘图
plot(t, y, 'LineWidth', 1);
title('零输入响应');
xlabel('时间');
ylabel('分量');
其中,'LineWidth', 1 表示线宽为1磅。
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