系統(tǒng)的基本屬性及對(duì)應(yīng)例子

本文介紹了系統(tǒng)的無(wú)記憶性(memoryless)约郁、因果性(causality)缩挑、穩(wěn)定性(stability)、時(shí)不變(time-invariance)及線性(linearity)的基本定義鬓梅,并給出了對(duì)應(yīng)的例子

1 無(wú)記憶性

1.1 定義

t=t_0時(shí)刻的系統(tǒng)輸出只與t=t_0時(shí)刻的系統(tǒng)輸入有關(guān)供置,即

x(t=t_0) \rightarrow y(t=t_0)

以上\rightarrow具有唯一性

1.2 例子

  • y(t) = x^2(t):具有無(wú)記憶性
  • y(t) = \int_{-\infty}^t{x(t)dt}:當(dāng)前的輸入是過(guò)去所有輸入的累計(jì),不具有無(wú)記憶性
  • y[n] = x[n-1]:此為單位延時(shí)(unit delay)己肮,當(dāng)前n時(shí)刻的輸入只與n-1時(shí)刻的輸入有關(guān)士袄,不滿足無(wú)記憶性的基本定義,不具有無(wú)記憶性

2 因果性

2.1 定義

t=t_0時(shí)刻的系統(tǒng)輸出只與t \leqslant t_0時(shí)刻的系統(tǒng)輸入有關(guān)谎僻,數(shù)學(xué)上的表述如下

對(duì)于因果系統(tǒng)A

x_1(t) \rightarrow y_1(t)

x_1(t) \rightarrow y_1(t)

如果

x_1(t) = x_2(t), t \leqslant t_0

y_1(t) = y_2(t), t \leqslant t_0

2.2 例子

  • y[n] = \frac{1}{3}\left \{ x[n-1] + x[n] + x[n+1] \right \}:此為滑動(dòng)平均(moving average)娄柳,可以看到n時(shí)刻的系統(tǒng)輸入與nn-1艘绍、n+1的系統(tǒng)輸入有關(guān)赤拒,故為非因果系統(tǒng)

3 穩(wěn)定性

3.1 定義

對(duì)于每一個(gè)有界的系統(tǒng)輸入,其對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)輸出也是有界的

3.2 例子

  • y(t) = \int_{-\infty}^t{x(t)dt}:此為積分器诱鞠,顯然不是有界的挎挖。當(dāng)x(t) = 1時(shí),隨著t的增長(zhǎng)航夺,y(t)+\infty

4 時(shí)不變性

4.1 定義

系統(tǒng)輸入延遲t_0時(shí)蕉朵,對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)輸出也延時(shí)t_0,即若

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

y(t-t_0) = T[x(t - t_0)]

4.2 例子

  • y(t) = T[x(t)] = x(2t):可知y(t-t_0) = x(2t-2t_0)阳掐,而T[x(t-t_0)] = x(2t - t_0)始衅。則y(t-t_0) \neq T[x(t-t_0)]冷蚂。故此系統(tǒng)為時(shí)變系統(tǒng)

5 線性

5.1 定義

同時(shí)滿足疊加性齊次性的系統(tǒng)為線性系統(tǒng),即

y_1(t) = T[x_1(t)]

y_2(t) = T[x_2(t)]

ay_1(t)+ by_2(t) = T[ax_1(t)+ bx_2(t)]

5.2 例子

  • y(t) = 2x(t)+2ay_1(t)+ by_2(t) = 2ax_1(t) +2bx_2(t)+2a+2b汛闸,而T[ax_1(t)+ bx_2(t)] = 2ax_1(t)+2bx_2(t) +2蝙茶。則ay_1(t)+ by_2(t) \neq T[ax_1(t)+ bx_2(t)],故是非線性系統(tǒng)
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