已知系统y【k】+3y【k-1】+2y【k-2】=f【k】,用matlab求其单位函数响应,并与理论值h【k】=-(-1)^k+2(-2)^k,k大于等于0进行比较
时间: 2024-03-06 12:47:16 浏览: 38
好的,我明白了。这是一个差分方程,可以使用matlab中的函数进行求解。首先,我们需要将差分方程转化为z变换形式,得到其传递函数:
H(z) = Y(z) / F(z) = 1 / (z^2 + 3z + 2)
然后使用matlab中的函数`impz`求出其单位函数响应:
```matlab
b = 1;
a = [1, 3, 2];
h = impz(b, a);
```
最后,我们可以将求得的单位函数响应h与理论值进行比较:
```matlab
k = 0:20;
h_theory = (-1).^k + 2.*(-2).^k;
plot(k, h, 'o-', k, h_theory, 'x-');
legend('实际值', '理论值');
```
这样就可以得到实际值和理论值的比较结果了。
相关问题
matlab 已知y(K)+2y(k-1)+2y(k-2)=f(k)+f(k-1),y(-1)=1,y(-2)=2,f(k)=u(k),求系统的h(k)、g(k)、y(k)
首先,将系统的差分方程表示成矩阵形式:
```
| y(k) | | 2 2 1 | | y(k-1) |
| y(k-1) | = | 1 0 0 | * | y(k-2) |
| y(k-2) | | 0 1 0 | | f(k-1) |
```
将初始条件代入矩阵方程,得到:
```
| y(0) | | 2 2 1 |^0 * | 2 |
| y(-1)| = | 1 0 0 | | 1 |
| y(-2)| | 0 1 0 | | 1 |
```
解出矩阵的幂:
```
| y(k) | | 2 2 1 |^k | 2 | | 1 0 0 | | 2 |
| y(k-1) | = | 1 0 0 | | 1 | = | 2 1 0 | * | 1 |
| y(k-2) | | 0 1 0 | | f(k-1)| | 1 0 1 | | 1 |
```
因此,系统的传递函数为:
```
Y(z) 1
---- = ----- * (z^2 + 2z + 2)
F(z) z^2 + 1
```
可以看出,系统的零点为 z = -1- i 和 z = -1+ i,极点为 z = i 和 z = -i。
接下来,求解系统的 h(k) 和 g(k):
```
h(k) = [ z^k ] Y(z) = [ z^k ] (z^2 + 2z + 2) / (z^2 + 1) = { 2cos(kπ/2) k为偶数
{ 0 k为奇数
g(k) = [ z^k ] H(z) = [ z^k ] (z+1)^2 / (z^2 + 1) = { 1-(-1)^k k为偶数
{ 0 k为奇数
```
最后,求解 y(k):
```
y(k) = h(k) * f(k) + g(k) * u(k)
```
其中,u(k) = f(k)。
综上所述,系统的 h(k)、g(k) 和 y(k) 表示为:
```
h(k) = { 2cos(kπ/2) k为偶数
{ 0 k为奇数
g(k) = { 1-(-1)^k k为偶数
{ 0 k为奇数
y(k) = { 2cos(kπ/2)u(k) + (1-(-1)^k)u(k-1) k为偶数
{ 2cos(kπ/2)u(k) k为奇数
```
.已知y(k)+3y(k-1)+2y(k-2)=f(k),画单位响应波形,并与理论值比较。
首先,我们需要知道这是一个二阶线性差分方程,可以通过 Z 变换求解。将 $y(k)$ 和 $f(k)$ 分别看作系统的输出和输入,则该系统的传递函数为:
$$
H(z) = \frac{1}{1+3z^{-1}+2z^{-2}}
$$
接下来,我们可以使用 MATLAB 或 Python 中的信号处理工具箱来求解该系统的单位响应波形。以 MATLAB 为例,代码如下:
```matlab
num = 1;
den = [1 3 2];
sys = tf(num, den, 1);
t = 0:0.1:10;
impulse(sys, t);
```
其中,`num` 和 `den` 分别是传递函数的分子和分母系数,`tf` 函数可以将它们转化为传递函数对象 `sys`。`t` 是时间轴上的采样点,可以自行指定。最后,使用 `impulse` 函数绘制系统的单位冲激响应波形。
如果你想使用 Python 进行求解,可以使用 `scipy` 库中的 `signal` 模块。代码如下:
```python
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
from scipy import signal
num = [1]
den = [1, 3, 2]
sys = signal.TransferFunction(num, den)
t, y = signal.impulse(sys)
plt.plot(t, y)
```
同样,`num` 和 `den` 是传递函数的分子和分母系数,`TransferFunction` 函数可以将它们转化为传递函数对象 `sys`。`t` 和 `y` 分别是时间轴上的采样点和单位冲激响应波形。最后,使用 `plot` 函数绘制波形即可。
最后,和理论值进行比较可以通过计算理论值的方式得到。假设输入信号为 $\delta(k)$,则输出信号为系统的单位冲激响应 $h(k)$。根据差分方程的定义,可以得到:
$$
h(k) + 3h(k-1) + 2h(k-2) = \delta(k)
$$
移项得到:
$$
h(k) = -3h(k-1) - 2h(k-2) + \delta(k)
$$
因为输入信号为单位冲激,所以 $\delta(k)=1$ 当 $k=0$,否则 $\delta(k)=0$。因此,可以按照递推的方式计算出理论值。