
如何快速判断一个系统是因果、线性、时不变、记忆的
前提
学了一个学期的信号与系统,结果开学全忘了,现在重新捡起来,就用博客来记录新学期的学习过程和常用的知识点吧。
假如有什么写的不对的欢迎大佬斧正。
学习目标:
学习如何快速判断一个系统是因果、线性、时不变、记忆的
学习内容:
稳定性
系统的输入是有界的,那么输出也一定是有界。
因果
输出只与当前和过去的输入有关,与将来的输入无关。
简单判断方法
:将t=0代入方程,看输入是否在0时刻之后(有时可能需要多代入几个值,如0、1),如果输入在0时刻之后,则是非因果,否则是因果。如y[n] = x[2n]就是非因果的。
有几种情况需要特别注意:
- 对于常系数微分方程,当n<0时,x[n] = 0,且n = 0时,起始状态为0,则为因果信号
- 对于系统,单位冲激响应h[n] = 0, n<0, 系统为因果系统
- y[n] = x[-n] ,当n>0时为因果,n<0时为非因果,因此整体为非因果系统
- y[n] = x[n]cos[n+1] ,输入为x[n],cos[n+1]只是随时间变化,非输入的激励,因此为音轨系统
线性
满足齐次性
和叠加性
,如果某一个输入有几个信号加权,那么输出也是这组信号中每一个信号对应的响应的加权
判断方法
:看x(t)前的系数,只能是常数(即为一次幂)。若系统函数中有绝对值、高次项、常数项、非线性运算(求导积分为线性运算),则为非线性。若存在嵌套函数,从外往内依次判断。
时不变
简单来说,若输入信号有一个时移,输出信号也随之有一个相同的时移,则为时不变系统。
判断方法
:若输入x[n]前出现变系数,或有反转,伸缩变换,即为时变系统
如y[n] = g[n] * x[n],则为时变的
记忆系统
无记忆性系统在 n 时刻的输出 y [n],只与系统在 n 时刻的输入有关。而记忆系统n 时刻的输出不仅仅与当前时刻的输入有关。这个判断起来很简单
习题
:
答案如下
:(部分没有想明白)
(a)总是有(2)(3)(5)若g[n]稳定,有(1)
(b)(3)
(c)总是有(1)(3)(4)。若n0 = 0,则有(2)和(5)
(d)总是有(1)(3)(4)。若n0 = 0,则有(5),若n0>=0,则有(2)
(e)(1)(2)(4)(5)
(f)(1)(2)(4)(5)。若b = 0,则有(3)
(g)(1)(3)
(h)(1)(5)
尤其是(b)和(c)的比较,其中(c)是时不变的可以严格用定义证明,(d)需要注意n0的取值,(g)相当于有常系数,因此不线性,而为什么非因果还没有想明白。大佬们假如知道为什么欢迎在评论区讨论
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