系统频域分析的等效激励法和传递函数法

本文讨论了应用于线性时不变LTI系统的频域分析的两种技术。通过使用傅立叶变换FT的因果时域微分性质,给出了计算非零初始条件下因果激励的LTI系统响应的频域等效激励法;同时通过使用FT的非因果时域微分性质,给出了计算非因果激励的LTI系统响应的传递函数法。频域等效激励法和传递函数法分别是时域分析中的等效激励法和卷积法的频域版本,与时域等效激励法等效于时域卷积法一样,频域等效激励法也等效于传递函数法。     

时域分析中的等效激励和状态跳变

在信号与系统的时域分析中,经典教材采用等效电路法或冲激匹配法来求解初始状态的跳变.对于从输入因果分量和0+状态计算系统响应的问题,经典教材采用待定系数法求解响应.不同于它们,本文使用与初始条件等效激励的概念,计算从0-到0+的状态跳变,并使用等效激励通过系统对应的规范化系统的等效激励法,由输入因果分量和0+状态计算系统响应.本文的方法具有计算过程简单规范、物理概念清楚的优点.     

应用卷积和的离散线性时不变因果系统零输入响应求解

离散线性时不变因果系统的时域分析通常应用时域经典方法或卷积和方法.通常定义因果激励与系统脉冲响应的卷积和是系统的零状态响应.本文针对全激励序列输入时,给出求解离散线性时不变系统零输入响应的卷积和方法,并证明与等效激励法等价.同时,给出例题介绍提出的卷积和方法如何应用.     

一阶动态电路零状态响应公式的通用拓展

通过电路分析中一阶动态电路的三要素法和叠加定理,反向推导出一阶动态电路零状态响应的通用型公式,该公式既适用于状态变量,又适用于非状态变量。克服现有的一阶动态电路零状态响应公式只适用于状态变量的不足,补充和拓展电路分析基础知识。并通过两个实例阐述一阶动态电路零状态响应拓展型新公式 (零状态三要素法) 的实际应用意义。     

地球站最大EIRP的测量及误差分析

介绍了地球站系统测量中等效全向辐射功率的基本概念,阐述了利用场地法对地球站系统最大等效全向辐射功率测量的原理和方法,推导并给出了场地法测量地球站系统最大等效全向辐射功率的计算公式。给出了工程测量实例(L波段16 m地球站天线最大等效全向辐射功率值的测量),并对地球站等效全向辐射功率的测量误差进行了分析。实验结果表明,其均方根误差±0.30 dB。     

光电跟踪系统固有特性灵敏度分析

系统的固有不确定性导致其精确模型的建立难以实现。针对光电跟踪系统的结构不确定性建立其物理模型,得到该系统的传递函数,在此基础上应用一阶灵敏度函数法推导出系统灵敏度函数矩阵,并通过轨迹灵敏度法和摄动法获取系统灵敏度曲线和数值。灵敏度的轨迹表明电机电阻对速度输出影响最大;电动机-传动链-负载的等效转动惯量Jm对速度输出影响也相对较大;电机电感L对速度的输出的影响最小。电动机-传动链-负载的等效转动惯量Jm对加速度的影响最大,其次是电机电阻,电机电感对加速度几乎没有影响。利用摄动法对速度灵敏度进行了验证,结论与轨迹灵敏度法相同。     

基于重构系统的扩张状态观测器实现混沌系统的同步

利用n阶驱动系统的标量输出信号及其连续的n-1阶导数作为状态变量,得到一个具有Brunowsky规范形式的n阶重构系统.根据扩张观测器的思想,对此重构系统先构造扩张系统,然后设计扩张状态观测器,并将其作为响应系统.通过挖掘可测同步误差中所隐含的信息对扩张系统的各个状态进行估计,从而实现了系统的输出及其导数的同步.当满足一定条件,还可实现所有状态变量的同步.对系统、Duffing系统的仿真证明了该方法的有效性.     

静电监控器的误差估计与补偿方法研究

本文以陀螺姿态误差和陀螺漂移的状态变量，对静电监控器的误差模型进行了状态空间表示，给出了与之相应的卡尔曼滤波公式，推导了静电监控器输出经过误差补偿导航定位参数。     

LTI系统单位冲激响应的时域解法研究

单位冲激响应是信号与系统分析中一个重要概念,它不仅可以用来求解系统在任意激励作用下的零状态响应,而且还可以描述系统本身的特性,因此掌握其求解方法至关重要。本文结合教学实际讨论了在时域求解单位冲激响应的三种方法:等效初始条件法、奇异函数匹配法和线性分析法。文中首先论述了每种方法的求解原理,然后通过实例说明具体的求解过程,最后给出了这三种方法之间的比较,这对本课程教师讲解单位冲激响应的求解具有一定的参考价值。     

可维修闭环系统GO法等效代换思路

在交通物流,航空航天,国防工业等工程系统中,大多数是可维修的闭环系统。因此,研究闭环可维修系统可靠性分析中的GO法,并进行改进,很有价值。文中提出了闭环可维修系统可靠性基本模型和算法改进,并推导了计算过程,得到该基本模型下系统可靠性的计算公式,同时提出一种等效思想,将复杂系统等效成基本模型,只需找出两者之间的等效代换关系——等效失效率和等效修复率,将代换式带入基本计算公式中,直接得到复杂系统可靠性分析,该算法和思路为闭环系统的可靠性设计,维护,分析提供了理论依据和新的方法。     

含全耦合电感电路的求解

分析动态电路既可以应用拉普拉斯变换方法,也可采用时域分析方法。通过分析含全耦合电感电路,得出流入耦合电感的电流有可能发生跃变的结论,该电流不是电路的状态变量。对含全耦合电感电路的求解以拉普拉斯变换方法为宜。如果采用时域分析方法,则应采用含全耦合电感电路的等效电路来求解。上述分析结果可供讲授电路理论的教师参考。     

基于因果微积分定理讨论时域分析和s域分析

本文从因果微分定理、因果积分定理和拉氏变换出发,推导了拉氏变换中的时域微分性质、时域积分性质、初值定理和终值定理;系统时域分析是对系统微分方程使用因果微分定理得出的,而系统s域分析是对系统微分方程使用拉氏变换中的时域微分性质得出的,两者的原理和方法完全类似,我们对两者进行了全面的比较。这些分析和比较很有利于学生对拉氏变换中的几个重要性质的理解,也有利于学生明确系统时域分析与系统s域分析的区别与联系。     

AOT控制的降压型转换器的稳定性分析

为了保证自适应导通时间控制的降压型转换器能在输入电压全范围内正常工作,通过理论分析和时域推导,研究了输出电容的ESR对系统稳定性的影响。结果表明,只有ESR足够大,才能保证其电压变化率大于输出电容电压变化率,从而保证系统的稳定。此外,建立了ESR的最小临界值与输入电压之间的数学模型,并揭示了二者存在反比例关系。不同ESR条件下的输入电压扰动时域仿真结果说明了ESR对系统稳定的重要性。通过比较理论数学模型的拟合曲线与实际仿真结果,验证了理论分析和数学模型的正确性。     

A finite-difference time-domain near zone to far zonetransformation [electromagnetic scattering]

An efficient time-domain near-zone-to-far-zone transformation for FDTD (finite-difference-time-domain) computations is presented. The approach is to keep a running accumulation of the far-zone time-domain vector potentials due to the tangential electric and magnetic fields on a closed surface surrounding the scatterer at each time step. At the end of the computation, these vector potentials are converted to time-domain far-zone fields. Many far-zone bistatic directions can be included efficiently during one FDTD computational run. Frequency domain results can be obtained via fast Fourier transform. Wideband results for scattering from a perfectly conducting plate were obtained from a single FDTD computation transformed to the frequency domain, and compared with moment method results. This approach is significantly more efficient than computing many FDTD results using sinusoidally varying excitation if a wide frequency band is of interest. Coupled with recent advances in computing FDTD results for frequency-dependent materials, wideband results for far-zone scattering from targets including frequency-dependent materials can be obtained efficiently     

The Pulsed-Field Multiport Antenna System Reciprocity Relation and Its Applications—A Time-Domain Approach

A novel time-domain approach to the derivation of the pulsed electromagnetic field multiport antenna system reciprocity theorem is presented. The theorem interrelates the field and system properties in two states: the transmitting state and the receiving state. General time-domain Thevenin (voltage-source, impedance-based) and Norton (electric-current source, admittance-based) type equivalent circuits are constructed for antenna systems whose local properties are described in terms of multiport Kirchhoff circuits. Applications to an indoor wireless communication performance analysis and the analysis of cosmic microwave background radiation measurement are briefly indicated. Numerical results are provided for the pulsed-field transfer between two wire loops, a configuration that is representative for the operation of wireless telecommunication systems and for the pulsed-field EM interference analysis in nano-electronic integrated circuit devices.     

A new method of analysis for PWM switching power converters

A new method of analysis for pulse-width modulation (PWM) switching power converters is presented. It allows one to find an approximate periodic solution for the converter vector state variable. The converter is modelled by a differential equation with periodic coefficients. This equation is substituted by an equivalent system of linear differential equations with constant coefficients. Only the forced (steady-state) solutions should be found for each equation of this system. The equations are solved in sequence. The final steady-state solution of the PWM differential equation is obtained as the sum of these forced solutions. The method allows one to find the converter dc transfer function and efficiency, to evaluate their frequency dependences, and to find the critical frequency and ripple. The first three equations of the equivalent system are usually adequate for practical purposes, and these equations are obtained by an easy formal procedure. One can also obtain the dynamic equation of the state variable dc component, and calculate the converter line to output and duty cycle to output transfer functions. A boost converter is used as an example to confirm the analytical results by numerical simulation.     

因果微分定理及其应用

本文给出了因果微分定理的时域、频域、s域和状态方程表达式,重点讨论了因果微分定理在LTI系统的时域分析中的应用,证明了因果微分定理在系统的时域、频域、s域和状态方程分析中的重要地位和作用.它们不但使得系统分析简捷清晰,而且物理概念清楚.各章之间的内在联系交待清楚,十分有利于学生的理解和消化.通过历年的"信号与系统"的教学实践证明了这一点.     

因果移序定理及其应用

本文给出了因果移序定理的时域、z域和状态方程表达式，证明了因果移序定理在离散系统的时域、z域和状态方程分析中的重要地位和作用。这些表达式不但使得系统分析简捷清晰，而且物理概念清楚。各章之间的内在联系也可交待清楚，这十分有利于学生的理解和消化。我们历年的“信号与系统”的教学实践有力地证明了这一点。     

Time-domain vector representation of monopole transient electromagnetic radiation using Maple software

The analytical time-domain vector representation of the transient electromagnetic radiation of a monopole antenna is computed using the Maple software package. This simulation originates directly from the rigorous formulation of the problem via Maxwell's equations. A ramp-function approximation of the antenna excitation current (of arbitrary waveform) is employed. Using the capabilities of Maple, the problem is easily transformed into a compact Maple code. Maple computing enables analytical time-domain three-dimensional vector expressions for the transient radiation field. The fundamental properties of transient radiation are thus characterized qualitatively and quantitatively, assisting with physical interpretation of the results.