如何判断系统是否可逆

信息处理 线性系统
2022-01-06 01:58:09

是否有任何系统的方法来确定系统是否可逆?

我的一般做法是首先尝试使用数学方法找到逆系统;也就是说,根据输入求解输出。如果这很困难,我的猜测是系统是不可逆的,然后目标是坐下来思考产生相同输出x1(t)x2(t)y(t)

但是,我只是想知道这种方法是否 100% 正确:

  • 如果我们可以根据输出,这是否总是意味着系统是可逆的?x(t)y(t)
  • 有没有可能导致推理失败?

例如,确定以下系统是否可逆:

y(t)=te(tτ)x(τ)dτ

首先 所以逆系统是:

y(t)=etteτx(τ)dτety(t)=teτx(τ)dτddt(ety(t))=etx(t)x(t)=1etddt(ety(t))
y1(t)=1etddt(etx(t))

1个回答

这取决于您所说的“可逆”到底是什么意思。在系统论中,通常的意思是是否存在可以反转给定系统的因果稳定系统因为否则可能存在逆系统但您无法实现它。

正如 Robert Bristow-Johnson 在评论中提到的,对于线性时不变系统,有一种简单的方法。首先,注意 LTI 系统的输入输出关系由卷积积分给出

(1)y(t)=h(tτ)x(τ)dτ

与您问题中给出的系统进行比较表明该系统是具有脉冲响应的 LTI(1)

(2)h(t)=etu(t)

其中是单位阶跃函数。对应的传递函数为u(t)

(3)H(s)=11+s

这个系统是因果的和稳定的。然而,它的逆系统

(4)G(s)=1H(s)=1+s

不稳定。它在无穷远处有一个极点。逆系统的输入输出关系为

(5)y(t)=x(t)+x(t)

在哪里x(t)是的导数x(t). 因此,为了实现逆系统,您需要一个微分器,它在有界输入有界输出 (BIBO) 意义上是不稳定的。即,有界输入信号会导致无界输出信号(仅以矩形输入函数为例)。