信号与系统2025第三次作业

TsinghuaJoking 2025-03-11 08:15

    01 础作业

    一、方程求解

    1、必做题

      (1) 微分方程求解

      已知 LTI 系统输入输出之间的微分方程如下:

      输入信号为:

      系统的起始状态为:

      分别求出:

      (1) 系统的完全响应;

      (2) 指出响应中的自由响应、强迫响应、瞬态响应、稳态响应、零输入响应、零状态响应各个分量;

      (3) 求解该系统的单位冲激响应,单位阶跃响应。

    提示: (1)根据奇异函数匹配 方法求出系统  时刻的处处条件求解完全响应中待定系数; (2)自行验证第三小题中单位冲击相应与单位阶跃响应之间的微分关系;

      (2) 差分方程求解

      已知离散时间系统对应的二阶后向差分方程如下:

      初始条件为:

      分别求出:

      (1)  该系统的完全响应;

      (2) 分别指出系统的自由响应、强迫响应、瞬态相应、稳态响应;

      (3) 求出系统的零输入响应、零状态响应。

      (3)求解微分方程

      已知描述某二阶连续系统的微分方程为:

    输入信号为

    初始状态为

    求  。

    注: 这个题目已经给定了初始条件,所以无需分析   之间的状态变化。

    2、选择题

      (1)求解系统的单位冲激响应

      已知 LTI系统对应的微分方程(也就是前面必做题的第一小题)为:

      求解该系统的单位冲激响应

      (2) 求系统的单位冲激响应

      已知 LTI 系统的输入输出之间对应的微分方程为:

    其中:

      求该系统的单位冲激响应:  。

    提示: 上面方程右边包括有系统的输入信号  与   的卷积以及   部分。根据单位冲激响应的定义,把  代入方程右边之后便可以得到关于输出信号的微分方程,求解之后便可以得到系统的单位冲激响应。

    二、建立系统模型方程

    1、必做题

      (1)电路系统

    • 建立下面电路系统输入输出电压信号之间的常系数微分方程。输入电压信号为      ,输出电压信号为     。
    • 求解该微分方程。假设系统起始条件都是 0,即电感   的初始电流为0,电容   初始电压为 0 。输入电压信号   。

    2、选做题

      (1) 带有互感的电路

    • 建立下面电路系统输入输出电压信号之间的常系数微分方程。输入电压信号为     ,输出电压信号为   。
    • 求解该微分方程。假设系统起始条件都是 0。输入信号  。
    ▲ 图1.1.2 带有互感的电路

      (2)双音频电路差分方程

      在电话拨号中,使用了双音频信号对按键进行编码。比如下面序列对应着两个频率信号叠加后采样后的序列, 。采用频率为   ,对应采样间隔为   。

      在设计一个双音频信号芯片中,希望通过迭代方式产生下面双音频序列。请写出下面双音频序列对应的差分方程,以及对应的起始条件。 。

    ▲ 图1.1.3 双音频信号序列

    三、系统分析

    1、必做题

      如果已知系统的输入输出关系可以使用二阶常系数差分方程来描述。在输入信号为:

    时对应的系统响应为:

      (1) 如果系统起始为静止的,也就是零状态(满足松弛条件),试确定该系统的二阶差分方程;

      (2) 如果激励为:

    求系统的响应:  。

    2、选做题

      有一系统在激励信号为  时完全响应为:

    当激励变为:  时完全响应为:

      (1) 求该系统的零输入响应的:  ;

      (2) 系统的起始状态不变,求其对激励为  时的完全响应 



    四、计算卷积

    根据卷积(卷积和)数学定义,求解下面两组信号  或者  的卷积结果。

    □ 本题都是必做题

    (1)

    (2)

    (3)

    (4)

    02 验作业

    ★ 注:实验作业是选做的内容

    一、连续系统仿真

    已知下图所示的电路,它的微分方程可以表示为:

    其中, ,在下面的仿真中,设  ,抽样频率   样值/s。利用计算机仿真绘制下列激励信号及其响应在 0 ~ 0.05s之内的波形。

    (1)(2)

    仿真步骤:(1)将微分方程转换成差分方程(后向差分方程)。(2)将差分方程修改成迭代计算公式,逐步根据输入信号计算出方程的数值解。

    讨论一下,抽样频率对于仿真结果的影响。

    • 连续时间系统数值仿真[7]

    二、仿真系统的冲激响应

    对于下面二阶RLC电路,对应的微分方程可以表示为:

    设   , 。通过计算机仿真,观察电阻  取如下数值时,系统的冲激响应在  内的波形。

    仿真方法: 可以利用 MATLAB,或者 Python 库中的 impulse 函数,来计算系统的冲激响应。


    参考资料
    [1] 

    信号与系统2024(春季)作业要求以及参考答案汇总https://zhuoqing.blog.csdn.net/article/details/136798840

    [2] 

    信号与系统 2023年春季作业要求与参考答案汇总https://blog.csdn.net/zhuoqingjoking97298/article/details/130018064?csdn_share_tail=%7B%22type%22%3A%22blog%22%2C%22rType%22%3A%22article%22%2C%22rId%22%3A%22130018064%22%2C%22source%22%3A%22zhuoqingjoking97298%22%7D

    [3] 

    信号与系统 2023年春季学期期末考试命题https://zhuoqing.blog.csdn.net/article/details/131068697

    [4] 

    信号与系统期末2024年春季学期期末考试命题-模拟考试https://zhuoqing.blog.csdn.net/article/details/139587106

    [5] 

    信号与系统期末2024年春季学期期末考试命题-正式考试试题https://blog.csdn.net/zhuoqingjoking97298/article/details/139640739?csdn_share_tail=%7B%22type%22%3A%22blog%22%2C%22rType%22%3A%22article%22%2C%22rId%22%3A%22139640739%22%2C%22source%22%3A%22zhuoqingjoking97298%22%7D

    [6] 

    信号与系统2025(春季)作业要求及参考答案汇总https://zhuoqing.blog.csdn.net/article/details/145879368

    [7] 

    连续时间系统数值仿真https://blog.csdn.net/zhuoqingjoking97298/article/details/146080730?sharetype=blogdetail&sharerId=146080730&sharerefer=PC&sharesource=zhuoqingjoking97298&spm=1011.2480.3001.8118



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