信号与系统第十二次作业要求

TsinghuaJoking 2025-05-17 08:18

01础作业

一、序列的傅里叶变换

  求以下序列的 DTFT

(1)

(2)

(3)

二、系统框图与系统函数

1、连续时间系统

  • 第一小题:(必做题)

  已知 LTI 系统框图如下图所示:

▲ 图1.2.1 系统框图

(1)  写出该系统的系统函数   ;

(2) 求出该系统的单位冲激响应  ;

(3) 判断该系统的稳定性;

  • 第二小题:(选做题)

  已知 LTI系统框图如下图所示:

▲ 图1.2.2 系统框图

(1)  写出该系统的传递函数   ;

(2)  当激励信号为   的时候,求系统的两状态输出   ;

(3)  判断该系统的稳定性;

2、离散时间系统

  • 第一小题:(必做题)

  已知离散时间 LTI 系统框图如下:

(1) 求该系统的系统函数:   ;

(2) 已知输入信号为  $x\left[ n \right] = \left[ {{{\left( { - 1} \right)}n} + {{\left( {1/2} \right)}n}} \right] \cdot u\left[ n \right]{y_{zs}}\left[ n \right]$ ;

(3) 判断该系统的稳定性和因果性;

  • 第二小题: (必做题)

  已知离散时间LTI 系统的零点、极点分布如下图所示。请注意,原点处的零点是一个二阶零点。

(1)  设系统为因果系统。单位养殖相应的处置为   。求该系统的系统函数    以及单位样值响应序列   ;

(2) 求系统的单位阶跃响应;

(3)  (选做题)请尝试绘制出该系统的系统框图;

  • 第三小题:(选做题)

  在下面所示的因果离散系统中,已知其中的三个子系统的系统函数分别为:

(1)  求该系统的系统函数   ;

(2)  判断系统的稳定性;

三、利用系统函数分析输入输出

  • 第一小题:(必做题)

  设 LTI 系统在输入信号   的作用下,系统的零状态响应为:

  求该系统的单位冲激响应   。

提示: 先根据系统的输入输出的 Laplace 变换得到系统的系统函数   ,然后再进行Laplace反变换。

  • 第二小题:(必做题)

  已知 LTI 系统的单位冲激响应和零状态响应分别为:

  求系统的输入信号   。

  • 第三小题:(必做题)

  已知离散时间 LTI 系统的差分方程为:

  系统的零状态响应为:

  求系统的激励信号   。

  • 第四小题:(选做题)

  对于一个 LTI 系统。在起始状态完全相同的情况下(系统不是零状态),当激励信号为   时,系统的完全响应为  ${y_1}\left( t \right) = \delta \left( t \right) + {e{ - t}} \cdot u\left( t \right){x_2}\left( t \right) = u\left( t \right){y_2}\left( t \right) = 3{e{ - t}}u\left( t \right)$ 。求:

(1)  系统的单位冲激响应   ;

(2)  系统的零输入响应   ;

(3) 当激励信号为   时的完全响应;

四、系统的稳定性与因果性

  • 第一小题:(必做题)

  已知连续时间反馈系统框图如下:

(1)  写出系统的系统函数   ;

(2)  求系统稳定对应的 K 取值范围;

(3) 当系统具有二重极点时 K 对应的取值,并给出此条件下系统的单位冲激响应   。

  • 第二小题:(选做题)

  已知离散时间 LTI 系统框图如下:

(1)  求离散时间系统的的系统函数  ;

(2) 求系统中 K 满足什么条件是,系统是稳定的。

  • 第三小题:(必做题)

  已知因果 LTI 离散时间系统对应的差分方程。求出系统的系统函数并判断系统的稳定性。

(1)

(2)

  • 第四小题:(必做题)

  下面 z 变换表达式中,那些对应的是因果系统的系统函数?

五、电路系统分析

  已知电路如下图所示,其中   是受控电压源,试求:

(1)  电路的系统函数:   ;

(2)  如果   ,求电路的单位阶跃响应。

六、求解系统函数

  • 第一小题: (选做题)

  一个因果、稳定、 LTI系统的单位冲激响应 为   ,对应的系统函数为有理分式   ,已知:

(1)  系统数为单位阶跃信号  ,系统输出为绝对可和; 当输入为单位斜边信号  ,系统输出不是绝对可和;

(2)

  是一个有现长的时间信号;

(3) , 在无穷远点只有一个零点;

  求满足上述要求的系统函数  。

  • 第二小题: (选做题)

  因果、稳定、LTI系统传递函数为   。该系统的输入信号为:

  其中   未知;   是复数常量。

  由  引起的系统输出信号为:

  求符合上述条件的系统函数   。

02验作业

号与系统第六章内容给出了基于系统函数 对系统的进行分析的方法。它的前提是我们能够方便获得对象的系统函数。这次作业给出的两个内容,让同学们熟悉MATLAB中进行系统辨识的工具,从而能够对一些实际系统完成系统函数辨识。如果大家对系统辨识理论感兴趣,也可以根据MATLAB文档给出的文献进行阅读。

一、热风机系统辨识

  应用MATLAB中的系统辨识工具,完成下面出风机输入功率与输出热风温度之间的传递函数。

▲ 图2.1.1 热风机的输入输出信号

1、实验数据

  使用MATLAB调入数据命令: load Dryer.mat 调入实验数据。

  ●  数据说明:
数据个数:1000
采样时间间隔:0.08s
输入变量:xd-输入功率
输出变量:yd-输出温度

▲ 图2.1.2 实验数据:输入与输出信号波形

2、处理结果说明

  下面是对实验数据辨识出热风机的 一个传递函数:

该系统对应的单位阶跃响应以及零极点分布:

▲ 图2.1.3 系统的单位阶跃响应以及零极点分布

  利用上面辨识的系统函数,将上面实际输入信号进行仿真,得到输出仿真信号。下图给出了系统在实际激励信号下的输出与实际输出信号的对比。

▲ 图2.1.4 模型输出与实际测量信号对比

二、仿真系统辨识

  对给定的系统函数,首先产生对应的单位阶跃响应。在利用MATLAB中的系统辨识工具完成对系统函数的辨识。

1、系统函数

  下面是给定的系统函数:

请产生该系统的单位阶跃响应。

  下面是MATLAB产生单位阶跃响应代码。

▲ 图2.2.1 系统单位阶跃响应仿真数据

2、系统辨识工具

  下面是MATLAB中的系统标识工具:

▲ 图2.2.2 MATLAB系统辨识工具

  下面是一次系统辨识的结果:

▲ 图2.2.3 MATLAB根据单位阶跃响应系统辨识结果
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年春季学期期末考试命题https://zhuoqing.blog.csdn.net/article/details/131068697

[3] 

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

[4] 

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

[5] 

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

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