32复频域分析法 321复频域中的网络函数 线性常系数微分方程描述线性时不变系统 a +●·●+a1 a dx b ,-+6x dt 将时间的函数变换成复频率s=σ+ju的函数进行拉普拉斯 变换: X, (s=L[x, (]=x,(e"dt Xo(s)=L[xo(o]=x(cesdt
3.2 复频域分析法 3.2.1 复频域中的网络函数 i i m i m m o o n o n n n o n n b x dt dx b dt d x b a x dt dx a dt d x a dt d x a 1 0 1 1 0 1 1 = + • • • + + + + • • • + + − − − 线性常系数微分方程描述线性时不变系统: 将时间t的函数变换成复频率s=σ+jω的函数进行拉普拉斯 变换: X s L x t x t e dt X s L x t x t e dt st o o o st i i i − − = = = = 0 0 ( ) [ ( )] ( ) ( ) [ ( )] ( )
系统的复频域网络函数H(s): H()X(s)Lro(t) X1(s)[[x1(m) 系统初始状态为零 微分方程(32.1)变换成代数方程式: X(s)ans"+an1s+···+a1S+ao] X,(bnS"+/a°·+b+b 得:H(s) X(s)bsm+bn,sm1+···+b,S+b X1(s)anS"+an1S"+··+a1S+a S-2 因式分解后:H(s)=K (S-=1)s-=2)··(S-m K (S-p1)(S-p2)···(S-Pn) j=1
系统的复频域网络函数H(s): | 系统初始状态为零 [ ( )] [ ( )] ( ) ( ) ( ) L x t L x t X s X s H s i o i o = = 微分方程(3.2.1)变换成代数方程式: ( )[ ] ( )[ ] 1 0 1 1 1 0 1 1 X s b s b s b s b X s a s a s a s a m m m i m n n n o n = + + • • • + + + + • • • + + − − − − 得: 1 0 1 1 1 0 1 1 ( ) ( ) ( ) a s a s a s a b s b s b s b X s X s H s n n n n m m m m i o + + • • • + + + + • • • + + = = − − − − 因式分解后: ( ) ( ) ( )( ) ( ) ( )( ) ( ) ( ) 1 1 1 2 1 2 j n j i m i n m s p s z K s p s p s p s z s z s z H s K − − = − − • • • − − − • • • − = = =
322复频率s=0+ju的物理意义 非等幅正弦电流可写成: i(t)=Im lexp(ot llexp( jat )]=Im exp(o+jat)=Im exp( st) 复频率s的实部σ表示电流幅度的变化规律,虚部j表示电流 的角频率。 i(e) (b) (c) 图3.2.1 +ja,a与a的物理意 (a)o>0,w70,i(t)=Imexpst, (b)0<0, w40.i(t)=I, expat; (c)a=0,c≠0,i(t)=lms
3.2.2 复频率s=σ+jω的物理意义 i(t) I [exp( t)][exp( j t)] I exp( j t) I exp(st) = m = m + = m 非等幅正弦电流可写成: 复频率s的实部σ表示电流幅度的变化规律,虚部jω表示电流 的角频率
i (t) (b) (c) 图322s=a的物理意义 (a)a>0,a=0;(b)a<0,a=0;(c)a=0,a=
323网络函数的零点、极点和零极图 由式326可知,分子有理多项式的根Z1使H(S=0称为零点 分母有理多项式的根P使HS为无穷大,称为板点。 将零点、极点显示在平面—复平面上,称为H(s)的极点 零点图,简称零极图 设某系统的网络函数是: H(S)=K s(S+2) (S+O(S+25O,S+@4) s(S+0 (s+o[s-(5a,+jon 1-5)I[s-(5o,-jon 1-52)
3.2.3 网络函数的零点、极点和零极图 由式3.2.6可知,分子有理多项式的根 Zi 使H(S)=0 称为零点 分母有理多项式的根 Pj 使H(S)为无穷大,称为极点。 将零点、极点显示在s平面——复平面上,称为H(s)的极点 -零点图,简称零极图 设某系统的网络函数是: ( )[ ( 1 )][ ( 1 )] ( ) ( )( 2 ) ( ) ( ) 2 2 1 2 2 2 1 2 + − − + − − − − − + = + + + + = n n n n n n s s j s j s s s s s s s H s K