线性定常系统的差分方程求解

差分方程
非齐次线性定常前向差分方程、非齐次线性定常后向差分方程

基本步骤

设离散系统的输入为 e(k),输出为 u(k),(此时采样周期为 1 ,则 t=kTk

  1. 将差分方程进行 z 变换
  2. 利用线性或时间平移等 z 变换的性质得到输出离散序列的 z 变换 U(z)
  3. U(z) 进行 z 反变换,得到差分方程的解 u(k)
j=0naju(kj)=i=0mbie(ki)j=0najzjU(z)=i=0mbiziE(z)U(z)=i=0mbizij=0najzjE(z)u(k)=Z1[U(z)]

实际例子

u(k)+au(k1)=e(k),e(k)=1(k),u(k)=0(k1), 求输出 u(k)

U(z)+az1[U(z)+u(1)]=E(z)U(z)=11+az1E(z)=11+az111z1U(z)z=z(z+a)(z1)=aa+11z+a+1a+11z1u(k)=aa+1(a)k+1a+11(k)y(k+2)1.2(k+1)+0.32y(k)=1.2u(k+1)y(0)=1,y(1)=2.4,u(0)=1z2[Y(z)y(0)y(1)z1]1.2z[Y(z)y(0)]+0.32Y(z)=1.2z[U(z)u(0)](z21.2z+0.32)Y(z)z22.4z+1.2z=1.2zU(z)1.2zY(z)=1.2zU(z)z21.2z+0.32+z2z21.2z+0.32y(k)=Z1[Y(z)]y(k)5y(k1)+6y(k2)=u(k)Y(z)5z1Y(z)+6z2Y(z)=U(z)Y(z)=z2z25z+6×zz1=z3(z2)(z3)(z1)Y(z)z=121z141z2+921z3y(k)=1242k+923k