我们知道,“信号与系统”课程中讨论的系统稳定性是有界输入有界输出(BIBO)意义下的稳定。这个稳定性的定义1 是:当系统的输入为有界信号时,输出也是有界的,则该系统是稳定的,称为稳定系统,否则为不稳定系统。简而言之,对于一个稳定系统,任何有界的输入信号总产生有界的输出信号;反之,只要某个有界的输入能导致无界的输出,系统就不稳定。
数乘器、时移系统、相加器、一阶差分器、时间反转系统、连续时间尺度变换,以及离散时间抽取器和内插零系统都是稳定系统。同样地,时间平滑系统也是稳定系统;然而,积分器和累加器是不稳定的。1【注1】
勘误
川大2016年951试题(参“那些忧郁的琐碎”)参考解答中,以下题目的答案有误。
题中第3个空,正确答案应该是“非稳定”。判定依据是:设x(t)=u(t)——有界输入;系统输出为(t+2)u(t+2)——无界输出。某个有界的输入u(t)导致了无界的输出(t+2)u(t+2),故系统不稳定。
就连续系统的傅里叶分析(即频域分析),我们再给出以下两道题目及参考解答。
题目一
【相频特性图】
通过Matlab得到本题相频特性图如下图所示。图中由黑色斜线段构成的曲线是相频特性曲线,绿色曲线是函数 [sa(ω)-cos(2ω)] 的曲线。需要说明的是,Matlab对相位的取值范围进行了约束,其中的提取复数相位的函数angle( )规定的输出相位范围是(-π,π ] 。如果不加约束,相频特性曲线应该是在直线 -ω-(π/2)和 -ω+(π/2)上交替的一系列斜线段。有兴趣的同学可以自己画画看。
题目二
【更正】
以上“题目二”手写题解中,第(3)问解答中,求解F2(jω)的最后一步(见第4页中间位置)里遗漏了一个比例因子2,所以后续各步结果都应该再乘以2!并且,第(4)问的低通滤波器幅度增益应该为π/4。
注释:
1. 时间平滑系统是一种离散系统,它将当前输入和前N-1个输入相加以后再除以N;积分器是一种连续系统,它对输入信号进行积分,积分下限为-∞,积分上限为t;累加器是一种离散系统(对应于连续系统的积分器),它对输入信号进行求和,求和下限为-∞,求和上限为k。
参考文献:
1. 徐守时 等编著,信号与系统理论、方法和应用(第2版),合肥,中国科技大学出版社,2010年2月
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