一阶零输入响应公式根据系统类型不同有所差异,具体如下:
一、一阶微分方程系统(如RC、RL电路)
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零输入响应公式
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RC电路 :$u_C(t) = u_{C0+} e^{-\frac{t}{RC}}$
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RL电路 :$i_L(t) = i_{L0+} e^{-\frac{t}{RL}}$
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推导过程 :通过拉普拉斯变换将微分方程转化为代数方程,解得$Y(s) = \frac{y(0)}{s + a}$,反变换后得到指数衰减形式。
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时间常数$\tau$
- 定义为$\tau = RC$(电阻与电容)或$\tau = \frac{L}{R}$(电感与电阻),决定响应衰减速度。
二、一阶系统(传递函数形式)
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零输入响应公式
- 一般形式为$y(t) = y(0) e^{-at}$,其中$a$为系统系数,$y(0)$为初始条件。
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推导依据
- 通过拉普拉斯变换将微分方程$sY(s) + aY(s) = y(0)$转化为代数方程,解得$Y(s) = \frac{y(0)}{s + a}$,反变换后得到指数形式。
三、注意事项
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初始条件 :零输入响应仅与初始条件$y(0)$相关,与输入信号无关。
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稳态与过渡 :指数衰减函数最终趋近于零,代表系统达到稳态。
以上公式适用于线性时不变系统,实际应用中需根据具体电路参数选择对应形式。