线性是一种系统属性,其中的特征是直接的输入-输出关系,并且还结合了同质性和可加性。
同质性规定,如果输入 x(t) 乘以常数 c,则会输出 y(t) 乘以相同的常数。在数学中,可以将其表示为:
可加性指的是由多个输入所组成的响应是它们各自的响应之和。对于输入 x_1(t) 和 x_2(t),则会分别产生输出 y_1(t) 和 y_2(t):
将同质性和可加性进行结合,便能够得到线性系统方程:
线性系统包括遵循叠加原理的电阻器、电容器和电感器电路。相反,不遵循线性方程的系统则会被归类为非线性系统,例如整流器和二极管。
因果系统指的当前响应与未来输入值无关的系统。例如,汽车的运动无法预测未来的驾驶行为,因此它是一个因果系统。相反,像理想滤波器这样的非因果系统则无法在物理上实现,因为它们不遵循因果关系原理。
动态系统具有记忆性,其输出取决于过去和现在的输入。例如,假设有一个带有电容器或电感器的电路,其当前输出会受到过去输入所产生的影响。静态系统(也称为无记忆或瞬时系统)的输出会完全基于当前的输入,例如简单的电阻电路,其输出电压是当前输入电压的直接函数。
了解这些属性(线性、因果关系和记忆性)对于分析和设计各个工程领域的系统来说是至关重要的。
来自章节 13:
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