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用Z变换求解差分方程

【摘要】:离散系统的动态过程用建立在差分、差商等概念基础上的差分方程来描述。k阶线形差分方程的一般形式为式中,r——输入量;c——输出量。各阶差分的变换函数例8-7 用Z变换法求二阶差分方程:y(k+2)+3y(k+1)+2y=r。解:利用超前定理,对差分方程进行Z变换,得z2Y-z2y-zy+3[zY-zy]+2Y=R将已知条件代入上式,得所以,利用部分分式法求Y的Z反变换所以,作Z 反变换,

离散系统的动态过程用建立在差分、差商等概念基础上的差分方程来描述。

1.差分的概念

差分与连续函数的微分相对应,分为前向差分和后向差分。

一阶前向差分   Δy(nT)=y[(n+1)T]-y(nT)

k阶前向差分     Δky(nT)=yk-1[(n+1)T]-yk-1(nT)

一阶后向差分   ∇y(nT)=y(nT)-y[(n-1)T]

k阶后向差分     ∇ky(nT)=yk-1(nT)-yk-1[(n-1)T]

2.差分方程

若方程的变量除了含有f(k)本身外,还有f(k)的各阶差分,则此方程称为差分方程。

k阶线形差分方程的一般形式为

式中,r(nT)——输入量;c(nT)——输出量。

各阶差分的变换函数

例8-7 用Z变换法求二阶差分方程:y(k+2)+3y(k+1)+2y(k)=r(k)。

其初始条件y(0)=0,y(1)=1,输入为单位阶跃函数

解:利用超前定理,对差分方程进行Z变换,得

z2Y(z)-z2y(0)-zy(1)+3[zY(z)-zy(0)]+2Y(z)=R(z)

将已知条件代入上式,得

所以,

利用部分分式法求Y(Z)的Z反变换

所以,

作Z 反变换,