信号与系统:静态和动态系统


静态系统

一个系统的响应或输出仅由当前输入决定的系统称为静态系统。静态系统也称为无记忆系统。对于静态或无记忆系统,系统在任意时刻(对于连续时间系统为 t,对于离散时间系统为 n)的输出仅取决于该时刻(t 或 n)所施加的输入,而不取决于输入的过去或未来值。

纯电阻电路是静态系统的一个例子。下面给出一些连续时间和离散时间静态系统的例子:

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) 分别是系统的输出和输入。

动态系统

一个系统的响应或输出除了取决于当前输入外,还取决于过去或未来输入的系统称为动态系统。动态系统也称为有记忆系统。任何连续时间动态系统都可以用微分方程来描述,任何离散时间动态系统都可以用差分方程来描述。

包含电感和(或)电容的电路是动态系统的一个例子。此外,加法器或累加器、延迟电路等也是离散时间动态系统的一些例子。

下面给出一些动态系统的例子:

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)

数值示例

确定以下系统是静态的还是动态的:

  • 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

  • 给定系统为:

    𝑦(𝑡) = 𝑥(𝑡 − 4)

    从系统的方程可以清楚地看出,输出取决于输入的过去值。因此,给定系统是动态系统。

  • 给定系统为:

    𝑦(𝑛) = 𝑥(6𝑛)

    对于此系统,输出仅取决于当前输入。因此,它是一个静态系统。

  • 给定系统为:

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

    这里系统由微分方程描述。因此,它是一个动态系统。

  • 给定:

    𝑦(𝑛) = 𝑥(𝑛 − 1) + 𝑥(𝑛)

    给定的离散时间系统由差分方程描述。因此,该系统是动态系统。

更新于: 2021年11月12日

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