信号与系统总复习.pptx
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1、内容回顾1、信号分析时域:信号分解为冲激信号的线性组合频域:信号分解为不同频率正弦信号的线性组合复频域:信号分解为不同频率复指数的线性组合时域:信号分解为脉冲序列的线性组合频域:不作要求z域:信号分解为不同频率复指数的线性组合连续信号离散信号信号分析抽样第1页/共95页2、系统分析、系统分析连续系统离散系统系统分析时域:频域:复频域:系统的描述:线性常系数微分方程,方框图,S域模拟图,数据流图系统响应的求解系统的描述:线性常系数差分方程,方框图,Z域模拟图,数据流图系统响应的求解时域:频域:复频域:第2页/共95页两对关系式欧拉公式推出公式第3页/共95页核心内容核心内容两大两大LTI系统:系
2、统:连续时间系统、离散时间系统连续时间系统、离散时间系统 (连续时间信号)、(离散时间信号)(连续时间信号)、(离散时间信号)第4页/共95页 基本信号及其响应基本信号及其响应以信号分解为核心思想,研究确知信号的分析方法以信号分解为核心思想,研究确知信号的分析方法以信号分析为基础,建立分析以信号分析为基础,建立分析LTILTI系统的相应方法系统的相应方法贯穿课程的三个基本问题贯穿课程的三个基本问题第5页/共95页第一章 信号与系统要求掌握的内容要求掌握的内容1.掌握基本信号时域描述方法、特点及性质掌握基本信号时域描述方法、特点及性质;2.掌握信号的基本运算掌握信号的基本运算;3.冲激函数与阶跃
3、冲激函数与阶跃函数的定义函数的定义和性质和性质4.掌握系统的描述方法掌握系统的描述方法5.熟悉线性时不变系统的基本特性;熟悉线性时不变系统的基本特性;典型题目典型题目例;例;习题:;习题:;要求掌握的内容要求掌握的内容第6页/共95页第二章 连续系统的时域分析要求掌握的内容要求掌握的内容1、掌握单位阶跃函数和冲激函数的性质、掌握单位阶跃函数和冲激函数的性质2、掌握信号脉冲分解的方法、掌握信号脉冲分解的方法3、掌握阶跃与冲激响应的求解方法;、掌握阶跃与冲激响应的求解方法;4.了解卷积运算的方法了解卷积运算的方法5、熟悉卷积的主要性质、熟悉卷积的主要性质典型题目典型题目例例2.2-1 例例2.2-
4、2 例例2.2-3 例例例例2.3-1 例例2.3-2 例例2.4-2 例例作业作业:,2.4,2.5 2.6 第7页/共95页第三章 离散系统的时域分析要求掌握的内容要求掌握的内容1.了解离散信号与系统的基本概念了解离散信号与系统的基本概念2.掌握零输入响应的求解方法掌握零输入响应的求解方法3.掌握离散信号单位序列响应和阶跃响应的求解方法掌握离散信号单位序列响应和阶跃响应的求解方法4.掌握利用性质求解卷积和的方法掌握利用性质求解卷积和的方法典型题目典型题目例例3.1-1 例例3.1-2 例例3.1-3 例例3.1-4 例例,例例3.2-1 例例3.2-2 例例3.2-3 例例3.3-1 例例
5、3.3-2 例例3.3-3 例例第8页/共95页第四章 傅里叶变换和系统的频域分析要求掌握的内容要求掌握的内容1.理解并掌握信号在正交函数集中的分解,理解并掌握信号在正交函数集中的分解,2.掌握周期性连续信号的傅里叶级数展开掌握周期性连续信号的傅里叶级数展开3.掌握非周期性连续信号的傅里叶变换掌握非周期性连续信号的傅里叶变换4.掌握傅里叶变换的性质,并能应用于傅里叶变换的计算掌握傅里叶变换的性质,并能应用于傅里叶变换的计算5.熟悉能量谱与功率谱,从能量或功率的角度研究信号在各个频率分量上的能量熟悉能量谱与功率谱,从能量或功率的角度研究信号在各个频率分量上的能量或功率,以频谱的形式表达出或功率,
6、以频谱的形式表达出6.掌握常用信号的频谱掌握常用信号的频谱7.掌握用傅里叶变换进行信号分析的方法掌握用傅里叶变换进行信号分析的方法8.了解系统的激励与响应在频域中的关系了解系统的激励与响应在频域中的关系9.掌握无失真传输的条件掌握无失真传输的条件10.熟悉时域取样定理熟悉时域取样定理典型题目典型题目例例4.3-1 例例4.4-1 例例4.4-2 例例,例例4.5-1 例例4.5-2 例例4.5-3 例例,例例4.6-1 例例4.7-1 例例4.7-2 例例,例例4.8-1 例例4.8-3 例例第9页/共95页第五章 连续系统的S域分析要求掌握的内容要求掌握的内容1、掌握拉氏变换、掌握拉氏变换定
7、义和定义和收敛域收敛域2、掌握拉普拉斯变换的性质,并能熟练应用、掌握拉普拉斯变换的性质,并能熟练应用3、熟悉求拉普拉斯逆变换的方法;、熟悉求拉普拉斯逆变换的方法;4.掌握系统函数及其求解方法掌握系统函数及其求解方法5、熟悉卷积的主要性质、熟悉卷积的主要性质典型题目典型题目例例例例5.1-2 例例,例例例例5.2-2 例例5.2-3 例例5.2-4 例例例例5.3-3 例例5.3-4 例例,例例5.4-1 例例第10页/共95页第六章 离散系统的Z域分析要求掌握的内容要求掌握的内容1、熟悉、熟悉Z变换的定义、收敛域以及与拉普拉斯变换之间的关系变换的定义、收敛域以及与拉普拉斯变换之间的关系2.熟悉
8、基本序列的熟悉基本序列的Z变换变换3.熟悉熟悉Z变换的主要性质;变换的主要性质;4.掌握用部分分式法求解逆掌握用部分分式法求解逆z变换变换5.掌握离散系统掌握离散系统Z域的分析方法域的分析方法6.了解了解Z域与域与S域的映射关系域的映射关系典型题目典型题目例例6.1-1 例例6.1-2 例例,例例6.2-1 例例6.2-2 例例6.2-4 例例6.2-5 例例,例例6.2-10 例例6.2-11 例例6.2-12 例例6.3-3 例例第11页/共95页第七章 系统函数要求掌握的内容要求掌握的内容1.熟悉系统函数零、极点分布的概念熟悉系统函数零、极点分布的概念2.掌握极零点与系统的稳定性的关系掌
9、握极零点与系统的稳定性的关系3.掌握线性系统稳定性判定法则掌握线性系统稳定性判定法则4.掌握线性系统稳定性判定法则掌握线性系统稳定性判定法则5.熟悉线性系统的信号流图熟悉线性系统的信号流图6.掌握用梅森公式求解系统函数的方法掌握用梅森公式求解系统函数的方法7.熟悉系统函数的实现方式熟悉系统函数的实现方式典型题目典型题目例例7.1-1 例例7.1-2 例例7.1-3 例例7.2-1 例例,例例7.2-1 例例7.2-2 例例,例例7.3-2 例例7.3-3 例例7.4-1 例例7.4-2 例例第12页/共95页第八章 系统的状态变量分析要求掌握的内容要求掌握的内容1.熟悉状态变量、状态方程等状态
10、变量描述法中的基本概念熟悉状态变量、状态方程等状态变量描述法中的基本概念2.掌握从一般的输入输出方程以及实际的电路中建立状态方程和输掌握从一般的输入输出方程以及实际的电路中建立状态方程和输出方程出方程典型题目典型题目例例8.2-1 例例8.2-2 例例8.2-3 例例第13页/共95页(二二)典型信号阶跃、冲激阶跃、冲激阶跃、冲激阶跃、冲激和和和和冲激偶冲激偶冲激偶冲激偶信号信号信号信号冲激信号冲激信号冲激信号冲激信号冲激偶信号冲激偶信号冲激偶信号冲激偶信号定义定义定义定义奇偶性奇偶性奇偶性奇偶性相乘性相乘性相乘性相乘性抽样性抽样性抽样性抽样性尺度性尺度性尺度性尺度性第14页/共95页2、(t
11、)的尺度变换 第15页/共95页信号的运算信号的运算2)时移:y(t)=f(t-to)3)倒相:y(t)=-f(t)当0a1时:y(t)压缩f(t)的1/a倍.4)展缩:y(t)=f(at)其中:a0 第16页/共95页注意:折叠后是不是右移2后是不是压缩2后是不是第17页/共95页注意积注意积分区间分区间第18页/共95页第二章 连续时间系统的时域分析零输入响应与零状态响应冲激响应与阶跃响应卷积及其性质(方便求零状态响应)关系!第19页/共95页自由响应强迫响应自由响应强迫响应(Natural+forced)(Natural+forced)零输入响应零状态响应零输入响应零状态响应(Zero-
12、input+Zero-state)(Zero-input+Zero-state)暂态响应暂态响应+稳态响应稳态响应(Transient+Steady-state)(Transient+Steady-state)系统响应划分系统响应划分第20页/共95页零输入响应和零状态响应零输入响应和零状态响应(1 1)零输入响应:)零输入响应:没有外加激励信号的作用,只有起始没有外加激励信号的作用,只有起始状态所产生的响应。状态所产生的响应。(2 2)零状态响应:)零状态响应:不考虑起始时刻系统储能的作用,由不考虑起始时刻系统储能的作用,由系统外加激励信号所产生的响应。系统外加激励信号所产生的响应。LTI的
13、全响应:y(t)=yzi(t)+yzs(t)第21页/共95页 系统在单位冲激信号系统在单位冲激信号(t)(t)作用下产生的零状态响作用下产生的零状态响应,称为单位冲激响应,简称冲激响应,一般用应,称为单位冲激响应,简称冲激响应,一般用h h(t t)表表示。示。冲激响应冲激响应第22页/共95页阶跃响应 系统在单位阶跃信号作用下的零状态响应,称为单位阶跃响应,简称阶跃响应,一般用g(t)表示。H(t)()tg 可根据线性时不变系统特性,利用冲激响应与阶跃响应关系求阶跃响应。第23页/共95页卷积运算分段法计算卷积积分的步骤:换元:t 换成 ;反折:将h()波形反折为h(-);扫描:移动h(t
14、-),t0右移;分时段:确定积分段;定积分函数和积分限;计算积分值;例 第24页/共95页卷积的代数运算卷积的代数运算交换律交换律分配律分配律结合律结合律卷积积分的性质第25页/共95页函数与冲激函数的卷积第26页/共95页卷积的积分和微分卷积的积分和微分 若则其导数其积分例 第27页/共95页常用信号的卷积公式 第28页/共95页周期信号的傅立叶级数傅立叶变换非周期信号的傅立叶变换傅立叶变换的性质对称性,线性、尺度变换特性、时移性(符号相同),频移性(符号相反)对称性,线性、尺度变换特性、时移性(符号相同),频移性(符号相反)奇偶虚实性、卷积定理、微分特性、积分特性奇偶虚实性、卷积定理、微分
15、特性、积分特性周期信号的傅立叶变换与单脉冲 信号的傅立叶级数的系数的关系抽样信号的傅立叶变换与抽样脉冲序列的傅氏变换及原连续信号的 傅立叶变换的关系时域抽样定理注意2倍关系!傅立叶变换第29页/共95页周期信号的傅立叶级数称为称为f(t)的傅立叶级数(三角形式)的傅立叶级数(三角形式)第30页/共95页三角形式傅立叶级数的傅里叶系数三角形式傅立叶级数的傅里叶系数:直流系数余弦分量系数正弦分量系数第31页/共95页指数形式的傅立叶级数F Fn n:指数形式傅立叶级数的傅立叶系数指数形式傅立叶级数的傅立叶系数第32页/共95页周期信号的傅立叶变换周期信号的傅立叶变换周期信号的频谱是离散的抽样信号的
16、傅立叶变换抽样(离散)信号的频谱是周期的是f(t)f(t)傅里叶级数的系数是抽样脉冲序列p(t)傅里叶级数的系数第33页/共95页傅里叶变换对傅里叶正变换傅里叶正变换傅里叶正变换傅里叶正变换傅里叶反变换傅里叶反变换=F F f(t)=F F-1F(j)时域信号f(t)的的频谱频谱第34页/共95页典型信号的傅立叶变换对总结典型信号的傅立叶变换对总结附录四附录四第35页/共95页傅里叶变换主要性质对称性质对称性质 线性性质线性性质奇偶虚实性奇偶虚实性尺度变换性质尺度变换性质时移特性时移特性频移特性频移特性 微分性质微分性质时域积分性质时域积分性质第36页/共95页对称性对称性 若若 ,则有:,则
17、有:。尺度变换尺度变换 若若 ,则有:,则有:。时移特性时移特性 若若 ,则有:,则有:。第37页/共95页频移特性频移特性若若 ,则有:,则有:。第38页/共95页卷积定理卷积定理若:若:则:则:时域卷积定理时域卷积定理:频域卷积定理频域卷积定理:若:若:则:则:第39页/共95页时域微分和积分时域微分和积分设设若若 ,则有,则有 。时域微分定理时域微分定理:时域积分定理时域积分定理:若若 ,则有,则有 。第40页/共95页 频域微分和积分频域微分和积分设设频域微分定理频域微分定理:若若 ,则有,则有 。频域积分定理频域积分定理:若若 ,则有,则有 。第41页/共95页需满足以下两个条件需满
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