从级联系统的传递函数中恢复微分方程

信息处理 转换功能 拉普拉斯变换
2022-02-22 16:42:25

关于下面的讨论,考虑到我们正在讨论以常系数 ODE 为特征的 LTIC 系统。

考虑一个级联系统,其传递函数 H(s) 由下式给出

H(s)=s+2(s+2)(s+3)(s+1)=1(s+1)(s+3)

从这个传递函数“恢复”定义微分方程产生

(D2+4D+3)y=P(D)x

其中未知,但与本讨论的目的无关。系统的特征模式是什么?P(D)

简单地说自然响应如下所示是否可以接受?yn

yn=Aet+Be3t

在我看来,答案是否定的。为什么我们通常可以从传递函数中恢复 ODE。例如,如果级联系统有因子而不是因子被取消(即,其中一个子系统在处有一个极点),该怎么办。在这种情况下,恢复上面的 ODE 会不会非常不正确,因为那时我们忽略了一个内部特征模式会爆炸(s2)(s+2)s=2(e2t)

1个回答

您发现了零极点对消,这是发明状态空间系统描述的原因之一。另一个原因是,当您从微分方程转到传递函数时,您会丢失有关系统结构的信息,您可以选择将其保存在状态空间描述中。

通常,当您看到零极点抵消时应该非常小心,因为即使极点稳定,它仍然会影响系统在启动时的行为,如果存在将系统推入非线性行为的瞬态并且激发额外的极点,或者如果极点和零点在现实世界中实际上并不完全匹配。

是的,如果您有一个被零抵消的不稳定极点,那么系统将发生传递函数无法描述的坏事。