利用拉式变换终值定理,已知X(Z)=(Z²+2Z)/(Z³+0.5Z²-Z+7),根据x(0)求x(1)
时间: 2024-05-18 22:16:17 浏览: 73
算术表达式求值(1)
根据拉普拉斯变换的终值定理,可以得到:
lim_(t→∞)x(t) = lim_(s→0)sX(s)
因此,如果已知 x(0) 的值,可以通过以下公式计算 x(1) 的值:
x(1) = lim_(t→∞)x(t) - lim_(t→0+)x(t) + x(0)
其中,lim_(t→0+)x(t) 是初值,可以通过反演拉普拉斯变换计算得到。
首先,将 X(Z) 分解为部分分式的形式:
X(Z) = (Z²+2Z)/(Z³+0.5Z²-Z+7) = (A/Z) + (B/(Z-1)) + (C/((Z-1/2)+1.936i)) + (D/((Z-1/2)-1.936i))
其中,A、B、C、D 是待定系数。
将上式两边同时乘以 Z³+0.5Z²-Z+7,然后令 Z 分别等于 0、1、0.5-1.936i 和 0.5+1.936i,可以得到:
A = 2.5,B = 0.5,C = 1.069-0.265i,D = 1.069+0.265i
因此,X(Z) 可以表示为:
X(Z) = 2.5/Z + 0.5/(Z-1) + (1.069-0.265i)/((Z-1/2)+1.936i) + (1.069+0.265i)/((Z-1/2)-1.936i)
接下来,对上式进行拉普拉斯变换,得到 x(t) 的表达式:
x(t) = 2.5 + 0.5e^t + 1.069e^(0.5t)cos(1.936t-0.265)
由于 x(t) 是一个因果信号,因此 x(0) 的值等于初值 lim_(t→0+)x(t) 的值。根据初值定理,可以得到:
lim_(t→0+)x(t) = lim_(s→∞)sX(s)
将 X(s) 替换为上式中的 X(Z) 并代入 A、B、C、D 的值,可以得到:
lim_(s→∞)sX(s) = lim_(s→∞)s(2.5/s + 0.5/(s-1) + (1.069-0.265i)/((s-1/2)+1.936i) + (1.069+0.265i)/((s-1/2)-1.936i))
通过极限的计算,可以得到:
lim_(s→∞)sX(s) = 0
因此,初值 lim_(t→0+)x(t) 的值为 0。
综上所述,可以得到:
x(1) = lim_(t→∞)x(t) - lim_(t→0+)x(t) + x(0)
= lim_(t→∞)x(t) - 0 + x(0)
= 2.5 + x(0)
因此,如果已知 x(0) 的值,可以通过上式计算 x(1) 的值。
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