状态方程与输出信号与系统复习大全2025考研

向左看齐 2024-07-11 12:53:17

嘿宝贝们,考研大军中的一员吗?信号与系统这门课是不是让你头疼不已?别怕,今天就给你揭秘状态方程与输出方程的一般形式,助你考研路上一臂之力!💪

📚 状态方程与输出方程:考研必考点

首先,咱们得明白啥是状态方程和输出方程。简单来说,它们就是描述系统动态行为的两大法宝!🔮

状态方程:描述了系统内部状态随时间的变化规律。对于离散时间系统,一般形式为:

复制代码x(n+1) = Ax(n) + Bu(n)

而连续时间系统则为:

复制代码\dot{x}(t) = Ax(t) + Bu(t)

这里,x(n) 或 x(t) 是系统的状态向量,包含了描述系统当前状态的所有必要信息;u(n) 或 u(t) 是系统的输入向量;A 是系统矩阵,描述了状态变量之间的相互影响;B 是输入矩阵,描述了输入如何影响状态变量。

输出方程:则描述了系统输出与状态变量及输入之间的关系。离散时间系统的一般形式为:

复制代码y(n) = Cx(n) + Du(n)

连续时间系统则为:

复制代码y(t) = Cx(t) + Du(t)

其中,y(n) 或 y(t) 是系统的输出向量;C 是输出矩阵,描述了状态变量如何影响输出;D 是直接传输矩阵(或称为前馈矩阵),描述了输入如何直接影响输出(如果有的话)。

📝 重点笔记

理解概念:首先,你得深刻理解状态方程和输出方程的概念,它们是如何描述系统动态行为的。这不仅仅是公式记忆,更是对系统内部机制的理解。矩阵意义:注意A、B、C、D这些矩阵的意义。A矩阵由系统内部结构及其参数决定,体现了系统内部的特性;B矩阵主要体现了系统输入的施加情况;而D矩阵在很多情况下为0,表示输入不直接影响输出(但也有例外哦!)。向量形式:这些方程可以写成向量矩阵形式,便于理解和计算。特别是线性定常系统,状态方程和输出方程的组合称为状态空间表达式,也就是动态方程,它完整地表征了系统的动态过程。

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