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階躍響應

指数 階躍響應

階躍響應是指系統在其輸入為單位階躍函數時,其輸出的變化。在電子工程或自動控制領域中,階躍響應是指系統的輸入在很短時間由0變成1時,其輸出的時域特性。此概念可以延伸到使用抽象数学概念的动力系统,以演化参数表示其特性。 分析系統的階躍響應有助於了解系統的特性,因為當輸入在長時間穩態後,有快速而大幅度的變化,可以看出系統各個部份的特性。而且也可以知道系統的穩定性。.

20 关系: 动力系统卷积单位阶跃函数安定時間系統經驗法則线性时不变系统理论頻域负反馈放大器过冲过冲 (信号)自动控制RC電路波德圖振鈴时间时间常数拉普拉斯变换時域時變系統

动力系统

动态系统(dynamical system)是数学上的一个概念。動態系统是一种固定的规则,它描述一个给定空间(如某个物理系统的状态空间)中所有点随时间的变化情况。例如描述钟摆晃动、管道中水的流动,或者湖中每年春季鱼类的数量,凡此等等的数学模型都是動態系统。 在動態系统中有所谓状态的概念,状态是一组可以被确定下来的实数。状态的微小变动对应这组实数的微小变动。这组实数也是一种流形的几何空间坐标。動態系统的演化规则是一组函数的固定规则,它描述未来状态如何依赖于当前状态的。这种规则是确定性的,即对于给定的时间间隔內,从现在的状态只能演化出一个未来的状态。 若只是在一系列不连续的时间点考察系统的状态,则这个動態系统为离散動態系统;若时间连续,就得到一个连续動態系统。如果系统以一种连续可微的方式依赖于时间,我们就称它为一个光滑動態系统。.

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卷积

在泛函分析中,捲積、疊積、--積或旋積,是通过两个函数f和g生成第三个函数的一种数学算子,表徵函数f与经过翻转和平移的g的乘積函數所圍成的曲邊梯形的面積。如果将参加卷积的一个函数看作区间的指示函数,卷积还可以被看作是“滑動平均”的推广。.

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单位阶跃函数

單位階躍函數,又称赫维赛德阶跃函数,定義如下: 另一种定义为: 或 它是個不連續函數,其「微分」是狄拉克δ函數。它是一個幾乎必然是零的隨機變數的累積分布函數。 事實上,x.

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安定時間

安定時間(Settling time)也稱為整定時間,是指放大器或控制系統在步階輸入後,輸出到達最終值,且其誤差可維持在一定範圍(一般是會對稱於最終值)內的時間。安定時間包括很短的傳播延遲,加上輸出依照振盪到最終值附近的時間,以及最後安定在允許誤差附近的時間。 有能量儲存的系統無法立即反應,當輸入變化或有擾動時會有暫態的現象。.

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系統

系統(system;system;système;sistema)泛指由一群有關聯的個體組成,根據某種規則運作,能完成個別元件不能單獨完成的工作的群體。 系統分為自然系統與人為系統兩大類。.

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經驗法則

經驗法則(rule of thumb)是一些廣為應用的原則,但本身有經過簡化,不保證在所有的情形下都可靠,或者都有準確的結果。例如72法則(固定年利率的複利(r%),滾存至原存入金額二倍的時間為72/r年)即為經驗法則。 經驗法則一般是用近似的方式來計算或是記憶特定數值,或是進行決策,本身容易學習,而且容易應用在實務上。經驗法則的基礎是實際的應用,而不是理論本身"rule of thumb, n. and adj.". OED Online.

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线性时不变系统理论

线性非时变系统理论俗称LTI系统理论,源自应用数学,直接在核磁共振頻譜學、地震学、电路、信号处理和控制理论等技术领域运用。它研究的是线性、非时变系统对任意输入信号的响应。虽然这些系统的轨迹通常会随时间变化(例如声学波形)来测量和跟踪,但是应用到图像处理和场论时,LTI系统在空间维度上也有轨迹。因此,这些系统也被称为线性非時變平移,在最一般的范围理论给出此理论。在离散(即采样)系统中对应的术语是线性非時變平移系统。由电阻、电容、电感组成的电路是LTI系统的一个很好的例子。.

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頻域

在電子學、控制系統及統計學中,頻域(frequency domain)是指在對函數或信號進行分析時,分析其和頻率有關部份,而不是和時間有關的部份,和時域一詞相對。 函數或信號可以透過一對數學的運算子在時域及頻域之間轉換。例如傅里葉變換可以將一個時域信號轉換成在不同頻率下對應的振幅及相位,其頻譜就是時域信號在頻域下的表現,而反傅里葉變換可以將頻譜再轉換回時域的信號。.

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负反馈放大器

负反馈放大器(negative feedback amplifier)是一种将输出信号按比例反馈回输入信号,从而达到控制的放大器。通过引入负反馈,放大器的性能,例如增益的稳定性、线性、频率响应、阶跃响应等,可以得到改善。此外,制造过程以及使用环境所造成的器件参数偏差对放大器性能的影响,可以通过引入负反馈缓解。由于以上优点,负反馈放大器在许多放大电路以及控制系统中有着广泛的应用。 一个负反馈放大器具有负反馈模式的三个基本元素(如图1):一个开环增益为AOL的放大器、一个系数为β 优点:.

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过冲

在信号处理、控制理论、电子学以及数学中,过冲(overshoot),也称超调,是指信号或者函数超过了预期值。常见于类似低通滤波器的系统中阶跃响应阶段,通常会跟随有伴生的振铃。.

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过冲 (信号)

#重定向 过冲.

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自动控制

自動化控制(automation control)屬於自動化技術的一門,廣義來說,通常是指不需藉著人力親自操作機器或機構,而能利用動物以外的其他裝置元件或能源,來達成人類所期盼執行的工作。更狹義地說即是以生化、機電、電腦、通訊、水力、蒸汽等科學知識與應用工具,進行設計來代替人力或減輕人力或簡化人類工作程序的機構機制,皆可稱之。 自动控制是相对人工控制概念而言的。指的是在没人参与的情况下,利用控制装置使被控对象或过程自动地按预定规律运行。自动控制技术的研究有利于将人类从复杂、危险、繁琐的劳动环境中解放出来并大大提高控制效率。 自动控制系统的理论主要是反馈论,包括从功能的观点对机器和物体中(神经系统、内分泌及其他系统)的调节和控制的一般规律的研究。离散控制理论在计算中也有很广泛的应用。 自动控制是工程科学的一个分支。它涉及利用反馈原理的对动态系统的自动影响,以使得输出值接近我们想要的值。从方法的角度看,它以数学的系统理论为基础。我们今天称作自动控制的是二十世纪中叶产生的控制论的一个分支。基础的结论是由诺伯特·维纳、鲁道夫·卡尔曼提出的。 室内温度的调节是一个简明易懂的例子。目的是把室内温度保持在一个定值θ,尽管开窗等因素使得室内热量散发出室外(干扰d)。为了达到这个目的,加热必须被适当的影响。通过阀门的调节,温度就会保持恒定。除此之外,在人们有感觉之前,暖器热水的温度也会受外界温度的干扰。.

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RC電路

RC電路(resistor–capacitor circuit),或稱RC濾波器、RC網路,也称作相移電路,是一個包含利用電壓源、電流源驅使電阻器、電容器運作的電路。一個最簡單的RC電路是由一個電容器和一個電阻器組成的,稱為一階RC電路。.

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波德圖

波德圖(Bode plot,“Bode”的英文發音類似Boh-dee,荷蘭文的發音則類似Bow-dah),又名伯德图、波特图,是線性非時變系統的傳遞函數對頻率的半對數座標圖,其橫軸頻率以對數尺度表示,利用波德圖可以看出系統的頻率響應。波德圖一般是由二張圖組合而成,一張幅頻圖表示頻率響應增益的分貝值對頻率的變化,另一張相頻圖則是頻率響應的相位對頻率的變化。 波德圖可以用電腦軟體(如MATLAB)或儀器繪製,也可以自行繪製。利用波德圖可以看出在不同頻率下,系統增益的大小及相位,也可以看出大小及相位隨頻率變化的趨勢。 波德圖的圖形和系統的增益,極點、零點的個數及位置有關,只要知道相關的資料,配合簡單的計算就可以畫出近似的波德圖,這是使用波德圖的好處。.

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振鈴

振鈴(Ringing)是電子學、信號處理中的名詞,是系統因輸入突然變化,產生的階躍響應信號中,不希望出現的振盪,和系統的过冲及欠沖有很大的關係,一般振鈴會在过冲之後出現,然後漸漸下降。像時脈方波訊號就常有振鈴問題。.

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时间

時間是一种尺度,在物理定义是标量,藉著时间,事件发生之先后可以按过去-现在-未来之序列得以确定(时间点),也可以衡量事件持續的期間以及事件之間和间隔长短(时间段) 。時間是除了空間三個維度以外的第四維度。 長久以來,時間一直是宗教、哲學及科學領域的研究主題之一,但學者們尚且無法為時間找到一個可以適用於各領域、具有一致性且又不循環的定義 。然而在商業、工業、體育、科學及表演藝術等領域都有一些各自來標示及度量時間的方法 108 pages 。一些簡單,爭議較小的定義包括「時間是時鐘量測的物理量。」及「時間使得所有事情不會同時發生。」, 哲學家對於時間有兩派不同的觀點:一派認為時間是宇宙的基本結構,是一個會依序列方式出現的維度,像艾萨克·牛顿就對時間有這樣的觀點。包括戈特弗里德·莱布尼茨及伊曼努爾·康德在內的另一派認為時間不是任何一種已經存在的維度,也不是任何會「流動」的實存物,時間只是一種心智的概念,配合空間和數可以讓人類對事件進行排序和比較。換句話說,時間不過是人為便於思考宇宙,而對物質運動劃分,是一種人定規則。例如:愛因斯坦就曾運用相對論的概念來描述比喻時間對心理層面上的影響,藉此解釋時間並非是絕對的。.

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时间常数

在物理学以及工程学中,时间常数(Time constant)是一个描述一阶线性时不变系统中对随时间变化的输入信号的响应能力的参数,由上升沿时间确定,具体说来,一阶线性时不变系统可以用时域上的单一一阶常微分方程进行描述。这样的例子包括最简单的一阶RC电路、RL电路等电子滤波器。通常用希腊字母\tau表示。时间常数是一阶线性时不变系统的一个主要的特征参数。.

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拉普拉斯变换

拉普拉斯变换(Laplace transform)是应用数学中常用的一种积分变换,又名拉氏轉換,其符號為 \displaystyle\mathcal \left\。拉氏變換是一個線性變換,可將一個有引數實數 t(t \ge 0) 的函數轉換為一個引數為複數 s 的函數: 拉氏變換在大部份的應用中都是對射的,最常見的 f(t) 和 F(s) 組合常印製成表,方便查閱。拉普拉斯变换得名自法國天文學家暨數學家皮埃尔-西蒙·拉普拉斯(Pierre-Simon marquis de Laplace),他在機率論的研究中首先引入了拉氏變換。 拉氏變換和傅里叶变换有關,不過傅里叶变换將一個函數或是信號表示為許多弦波的疊加,而拉氏變換則是將一個函數表示為許多矩的疊加。拉氏變換常用來求解微分方程及積分方程。在物理及工程上常用來分析線性非時變系統,可用來分析電子電路、諧振子、光学仪器及機械設備。在這些分析中,拉氏變換可以作時域和頻域之間的轉換,在時域中輸入和輸出都是時間的函數,在頻域中輸入和輸出則是複變角頻率的函數,單位是弧度每秒。 對於一個簡單的系統,拉氏變換提供另一種系統的描述方程,可以簡化分析系統行為的時間。像時域下的線性非時變系統,在頻域下會轉換為代數方程,在時域下的捲積會變成頻域下的乘法。.

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時域

時域(time domain)是描述數學函數或物理信號對時間的關係。例如一個信號的時域波形可以表達信號隨著時間的變化。 若考慮離散時間,時域中的函數或信號,在各個離散時間點的數值均為已知。若考慮連續時間,則函數或信號在任意時間的數值均為已知。 在研究時域的信號時,常會用示波器將信號轉換為其時域的波形。.

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時變系統

時變系統(time-variant system)是指會隨時間而改變的系統,也就是不滿足时不变系统特性的系統。簡單來說,其輸出特性會顯式的隨時間而變化,換句話說,系統的特性會隨時間而變化,因此,在系統在不同時間下給相同的輸入,會有不同的結果。.

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步階響應阶梯响应阶跃

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