三、离散系统的数学模型
1、差分方程及其解法
(1)差分的概念:
(2)离散系统的差分方程:
(3)差分方程求解:
(4)举例:
2、脉冲传递函数
(1)脉冲传递函数的定义:零初始条件下离散系统输出z变换对输入z变换之比。
(2)脉冲传递函数的性质:
①脉冲传递函数是复变量z的复函数(一般是有理分式)。
②脉冲传递函数只与系统自身的结构参数有关。
③系统的脉冲传递函数与系统的差分方程有直接联系。
④系统的脉冲传递函数是系统的单位脉冲响应序列的z变换。
⑤系统的脉冲传递函数在z平面上有对应的零、极点分布。
(3)由传递函数求脉冲传递函数:
(4)脉冲函数的局限性:
①原则上不反映非零初条件下系统响应的全部信息。
②一般只适合描述单输入单输出离散系统。
③只适合用于描述线性定常离散系统。
(5)举例:
3、开环系统脉冲传递函数
(1)串联环节之间有采样开关时:(以例子演示)
(2)串联环节之间无采样开关时:(以例子演示)
(3)有零阶保持器时:(以例子演示)
4、闭环系统脉冲传递函数
(1)闭环离散系统结构图形式并不唯一,下图是一种比较常见的误差采样闭环离散系统结构图,图中虚线所示的是“等效采样开关”,在系统中原本不存在但“等效存在”。
(2)以下两种情况可以利用Mason公式求或,除此之外都不能用Mason公式求或。
(3)举例:
四、稳定性分析
1、s域到z域的映射
2、稳定的充分必要条件
(1)如果一个线性定常离散系统的脉冲响应序列趋于0,则系统是稳定的,否则系统不稳定。
(2)线性定常离散系统稳定的充分必要条件是,系统闭环脉冲传递函数的全部极点均位于z平面的单位圆内,或者系统所有特征根的模均小于1。