訊號與系統:靜態和動態系統


靜態系統

一個系統的響應或輸出僅由當前輸入決定的系統稱為靜態系統。靜態系統也稱為無記憶系統。對於靜態或無記憶系統,系統在任意時刻(對於連續時間系統為 t,對於離散時間系統為 n)的輸出僅取決於該時刻(t 或 n)所施加的輸入,而不取決於輸入的過去或未來值。

純電阻電路是靜態系統的一個例子。下面給出一些連續時間和離散時間靜態系統的例子:

𝑐(𝑡) = 𝑟(𝑡)

𝑐(𝑡) = 2𝑟2(𝑡)

𝑐(𝑛) = 𝑟(𝑛)

𝑐(𝑛) = 5𝑟2(𝑛)

其中,c(t) 或 c(n) 和 r(t) 或 r(n) 分別是系統的輸出和輸入。

動態系統

一個系統的響應或輸出除了取決於當前輸入外,還取決於過去或未來輸入的系統稱為動態系統。動態系統也稱為有記憶系統。任何連續時間動態系統都可以用微分方程來描述,任何離散時間動態系統都可以用差分方程來描述。

包含電感和(或)電容的電路是動態系統的一個例子。此外,加法器或累加器、延遲電路等也是離散時間動態系統的一些例子。

下面給出一些動態系統的例子:

𝑐(𝑡) = 𝑟(𝑡 − 3)

$$\mathrm{c(t)=\frac{\mathrm{d} ^{2}r(t)}{\mathrm{d} t^{2}}+r\left ( t \right )}$$

𝑐(𝑡) = 𝑟(𝑡) + 𝑟(𝑡 + 1)

𝑐(𝑛) = 𝑟(5𝑛)

𝑐(𝑛) = 𝑟(𝑛) + 𝑟(𝑛 + 5)

數值示例

確定以下系統是靜態的還是動態的:

  • 𝑦(𝑡) = 𝑥(𝑡 − 4)

  • 𝑦(𝑛) = 𝑥(6𝑛)

  • $\mathrm{y(t)=\frac{\mathrm{d} ^{2}x(t)}{\mathrm{d} t^{2}}+3x\left ( t \right )}$

  • 𝑦(𝑛) = 𝑥(𝑛 − 1) + 𝑥(𝑛)

解答

  • 給定系統為:

    𝑦(𝑡) = 𝑥(𝑡 − 4)

    從系統的方程可以清楚地看出,輸出取決於輸入的過去值。因此,給定系統是動態系統。

  • 給定系統為:

    𝑦(𝑛) = 𝑥(6𝑛)

    對於此係統,輸出僅取決於當前輸入。因此,它是一個靜態系統。

  • 給定系統為:

    $$\mathrm{y(t)=\frac{\mathrm{d} ^{2}x(t)}{\mathrm{d} t^{2}}+3x\left ( t \right )}$$

    這裡系統由微分方程描述。因此,它是一個動態系統。

  • 給定:

    𝑦(𝑛) = 𝑥(𝑛 − 1) + 𝑥(𝑛)

    給定的離散時間系統由差分方程描述。因此,該系統是動態系統。

更新於: 2021年11月12日

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