信号与系统 chapter5 线性系统与非线性系统

今天我们说一说系统的分类

线性系统

顾名思义,满足线性性质的系统
它有三个特性:

  1. 齐次性
  2. 可加性
  3. 线性性
    这里常见在选择题里让你判断
    在这里插入图片描述
    f1(.)f_{1}(.)f1(.)代表的是激励,系统的响应不仅和它当前的状态相关,还和以前的状态相关的系统被称为记忆系统,电路与系统就是一家,这类电路通常包含电感与电容,反之则称为即时系统或无记忆系统
    在这里插入图片描述

全响应:由储能元件的初始储能和独立电源共同引起的响应,称为完全响应,简称全响应。
零输入响应:在没有外加激励时,仅由t = 0时刻的非零初始状态引起的响应。取决于初始状态和电路特性,这种响应随时间按指数规律衰减。
零状态响应:就是电路在零初始状态下(动态元件初始储能为零)由外施激励引起的响应

这三个响应后面会出答题,掌握规律,其实并不难

那么如何才能判断一个系统是不是线性的呢?
这就要用到刚才列举的三个响应的式子了

全响应=零输入+零状态

y(t)=yx(t)+yf(t)y(t)=y_x(t)+y_f(t)y(t)=yx(t)+yf(t)
拿到一个式子,首先看能不能把它分解为这两个子式,举个例子:
在这里插入图片描述
显而易见,x(0)f(t)x(0)f(t)x(0)f(t)是分不开的,只要分不开,就不满足分解性,它就不是线性的,我们再来看下面几个线性判别依据:
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再看一题:
在这里插入图片描述
这个我们要用到零状态线性来判断,就是f(t)f(t)f(t)前面有一个系数a(a≠0)a(a\neq0)a(a=0)但是这里的f(t)f(t)f(t)带了一个绝对值,所以你把a提到外面之后是不能保证a在绝对值符号里面时f(t)f(t)f(t)的值与原来相等,也可以理解看到∣f(t)∣|f(t)|f(t)这种带了个绝对值它十有八九不满足线性(当然,遇到复杂情况自己演算一下)
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最后一题:
在这里插入图片描述
判断一个系统是不是线性系统分三步走:
1.是否满足可分解性?可以看到0输入与0状态响应是分开的,故满足
2.是否满足0状态线性?
看是否满足这个条件:
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就把前面的af1(t)+bf2(t)af_1(t)+bf_2(t)af1(t)+bf2(t)带入f(x)f(x)f(x)
得到
在这里插入图片描述
满足了输入的线性组合等于输出的线性组合这一条件,即为满足了0状态线性

3.零输入线性
e−tx(0)e^{-t}x(0)etx(0)这一项代表的是0输入响应,因为它有x(0)x(0)x(0),自变量是t,和判断0状态线性一样的道理,把[af1(x)+bf2(x)][af_1(x)+bf_2(x)][af1(x)+bf2(x)]代入,得到:
在这里插入图片描述
也满足了输入线性组合等于输出线性组合这一条件。综上,这个系统是线性系统

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