LCCDE 因果 LTI 系统的初始静止条件

信息处理 信号分析 连续信号 线性系统 因果关系
2022-02-23 14:08:14

我正在自学 Alan Opennheim 的信号和系统课程。我是数学专业的,没有EE背景。

我知道,对于线性常数系数差分方程(LCCDE) 系统来说,它的辅助条件必须是线性的,它的辅助条件必须为 0。

我也明白,对于系统来说,每个输出都是因果关系y(t)对应输入x(t)英石x(t)=0为了t<t0必须满足y(t)=0对全部t<t0.

我难以理解的是为什么这会施加初始条件y(t0)=0用于响应单位阶跃函数。我们不能将初始条件设置为y(t1)=0为了t1>t0并保持系统因果关系和 LTI?

在视频系列的第 6 讲中,艾伦·奥本海姆发现了对由描述的因果 LTI 系统的单位阶跃函数响应y(t)+ay(t)=x(t). 他强加了初始条件y(0)=0,正如我上面提到的,我不明白为什么这是由系统的属性强加的。然后他继续寻找单位脉冲响应,并发现它是eatu(t)在哪里u(t)是单位步长。显然这个函数不满足施加在单位阶跃响应上的初始条件,我很难理解为什么这是有效的。

任何帮助表示赞赏,谢谢!

3个回答

如果给你一个输入x(t)x(t)=0为了t<t0,并且你指定一个初始条件y(t1)=0为了t1>t0,那么得到的系统通常是非因果的,因为我们已经知道系统在t1>t0,无论区间内的输入信号如何[t0,t1].

对于线性系统(在 Oppenheim 使用的意义上)和因果系统,我们需要在该点指定初始条件t0,即我们要求左侧极限y(t0)满足y(t0)=0.

对于给定的示例,如果在t=0, 我们需要y(0)=0系统是线性的和因果的。请注意,对右侧限制没有要求y(0+).

显然,响应y(t)=eatu(t)满足初始条件y(0)=0.

根据我的理解,任何系统都是时间不变的,在系统被输入激发之前,它不能随时间增长。如果初始条件不为零,我可以转移我的输入,同时系统将进化到不同的状态,因此新输出将不仅仅是旧输出的转移版本,因此系统不会是时间不变的.

如果 LCCDE 是随意的并且输入是f(t)u(tt0), 那么你可以说之前t0(不包括t0),由于 LTI 系统的初始静止条件和偶然性等价,输出为零。

但是当我们尝试用这样的输入信号求解 LCCDE 时,我们实际上是分开讨论两种情况,1)当t<t0,输入为0;2) 当t>t0,输入为f(t). 我们解决 LCCDE 并在第二种情况下得到它的一般解决方案,t<t0. 因此我们不能像“x(t01)" 代入未解决的通解并使其为零,以求解系数。

唯一可以利用的时间是t0.

PS 是的,我说过“不包括t0”。然而,它只会让我们感到不安f(t)异常,如delta函数。