对于连续时间系统,位置$s_0=\sigma_0+j\omega_0$处的极点将创建以下形式的时域贡献
$$e^{s_0t}=e^{\sigma_0t}e^{j\omega_0t}\tag{1}$$
如果极点在左半平面(即$\sigma_0<0$),并且如果极点不在实轴上(即$\omega_0\neq 0)$ ,则这是一个阻尼振荡。对于$\omega_0=0$,没有振荡。实值一阶系统就是这种情况,它只能有一个实值极点。
对于离散时间系统,$z_0=re^{j\omega_0}$ ( $r\ge 0$ ) 处的极点导致以下形式的序列
$$z_0^n=r^ne^{j\omega_0n}\tag{2}$$
如果极点在单位圆内(即$r<1$),则该序列的幅度将衰减。请注意,仅当$\omega_0=0$(即,如果极点位于正实轴上)时,序列才会振荡。如果极点是实数,但如果它是负数,我们有$\omega_0=\pi+2\pi k$,即我们有一个最大频率的振荡,对应于一个交替序列。
总之,对于连续时间系统,如果极点在实轴上,则不会引起振荡。对于离散时间系统,仅当极点位于正实轴上时才不会发生振荡。负实轴上的极点引起最大频率的振荡。因此,如果极点恰好位于负实轴上,则离散时间实值一阶系统可能会出现振荡。
为了进一步了解,请考虑$s$ -plane 和$z$ -plane之间的精确映射:
$$z_0=e^{s_0T}\标签{3}$$
其中$T$是采样间隔。$(3)$的反转给出
$$s_0=\frac{\ln(z_0)}{T}\tag{4}$$
负实轴上的$z$ -plane 极点$z_0=-r$ ( $r>0$ ) 映射到$s$ -plane 中的复值极点:
$$s_0=\frac{\ln(-r)}{T}=\frac{\ln(r)}{T}\pm j\frac{\pi}{T}\tag{5}$$
频率$\omega_0=\pi/T$对应采样频率的一半,即对应离散时间系统的最大频率。
最后一点,振荡与系统是否稳定(有界输入有界输出意义上的稳定性)无关。为了稳定性,只有极点对输出信号的贡献是否衰减才重要。