📜  系统分类

📅  最后修改于: 2020-11-22 17:26:23             🧑  作者: Mango


系统分为以下几类:

  • 线性和非线性系统
  • 时变和时不变系统
  • 线性时变和线性时不变系统
  • 静态和动态系统
  • 因果和非因果系统
  • 可逆和不可逆系统
  • 稳定和不稳定的系统

线性和非线性系统

满足叠加原理和均质原理的系统称为线性系统。考虑两个系统,其输入分别为x 1 (t),x 2 (t)和输出为y 1 (t),y 2 (t)。然后,根据叠加和均质原理,

    T [a 1 x 1 (t)+ a 2 x 2 (t)] = a 1 T [x 1 (t)] + a 2 T [x 2 (t)]

    $ \因此,$ T [a 1 x 1 (t)+ a 2 x 2 (t)] = a 1 y 1 (t)+ a 2 y 2 (t)

从以上表达式可以明显看出,整个系统的响应等于单个系统的响应。

例:

    (t)= x 2 (t)

    解:

      y 1 (t)= T [x 1 (t)] = x 1 2 (t)

      y 2 (t)= T [x 2 (t)] = x 2 2 (t)

      T [a 1 x 1 (t)+ a 2 x 2 (t)] = [a 1 x 1 (t)+ a 2 x 2 (t)] 2

不等于1 y 1 (t)+ 2 y 2 (t)。因此,该系统被认为是非线性的。

时变和时不变系统

如果系统的输入和输出特性随时间变化,则称其为时变系统。否则,系统被视为时不变的。

时不变系统的条件是:

    y(n,t)= y(nt)

时变系统的条件是:

    y(n,t)$ \ neq $ y(nt)

y(n,t)= T [x(nt)] =输入变化

    y(nt)=输出变化

例:

    y(n)= x(-n)

    y(n,t)= T [x(nt)] = x(-nt)

    y(nt)= x(-(nt))= x(-n + t)

    $ \因此$ y(n,t)≠y(nt)。因此,系统是时变的。

线性时变(LTV)和线性时不变(LTI)系统

如果系统既是线性系统又是时变系统,则称为线性时变(LTV)系统。

如果一个系统既是线性的又是时间不变的,则该系统称为线性时间不变(LTI)系统。

静态和动态系统

静态系统是无内存的,而动态系统是内存的系统。

示例1: y(t)= 2 x(t)

对于当前值t = 0,系统输出为y(0)= 2x(0)。在此,输出仅取决于当前输入。因此,系统内存较少或是静态的。

示例2: y(t)= 2 x(t)+ 3 x(t-3)

对于当前值t = 0,系统输出为y(0)= 2x(0)+ 3x(-3)。

在此,x(-3)是当前输入的过去值,系统需要使用该值来获取此输出。因此,该系统是动态系统。

因果和非因果系统

如果系统的输出取决于当前和过去的输入,而不取决于将来的输入,则称该系统为因果关系。

对于非因果系统,输出也取决于将来的输入。

示例1: y(n)= 2 x(t)+ 3 x(t-3)

对于当前值t = 1,系统输出为y(1)= 2x(1)+ 3x(-2)。

在这里,系统输出仅取决于当前和过去的输入。因此,该系统是因果关系的。

示例2: y(n)= 2 x(t)+ 3 x(t-3)+ 6x(t + 3)

对于当前值t = 1,系统输出为y(1)= 2x(1)+ 3x(-2)+ 6x(4)在这里,系统输出取决于将来的输入。因此,该系统是非因果系统。

可逆和不可逆系统

如果系统的输入出现在输出中,则称该系统是可逆的。

可逆系统

    Y(S)= X(S)H1(S)H2(S)

    = X(S)H1(S)·$ 1 \ over(H1(S))$由于H2(S)= 1 /(H1(S))

    $ \因此,$ Y(S)= X(S)

    $ \ to $ y(t)= x(t)

因此,系统是可逆的。

如果y(t)$ \ neq $ x(t),则该系统是不可逆的。

稳定和不稳定的系统

据说仅当输出限制于有界输入时,系统才是稳定的。对于有界输入,如果输出在系统中是无界的,则称其为不稳定的。

注意:对于有界信号,幅度是有限的。

示例1: y(t)= x 2 (t)

令输入为u(t)(单位步长有界输入),然后输出y(t)= u2(t)= u(t)=有界输出。

因此,系统是稳定的。

示例2: y(t)= $ \ int x(t)\,dt $

假设输入为u(t)(单位阶跃有界输入),则输出y(t)= $ \ int u(t)\,dt $ =斜坡信号(无界,因为斜坡的幅度不是有限的,当t $ \ to $无限)。

因此,系统不稳定。