时域的函数可以通过线性变换的方法在变换域中表示,变换域的表示有时更为简捷、方便
例如控制理论中常用的拉普拉斯变换,简称拉氏变换,就是其中的一种
一、拉氏变换的定义已知时域函数,假如满足相应的收敛条件,可以定义其拉氏变换为 (2-45)式中,称为原函数,称为象函数,变量 为复变量,表示为(2-46)因为是复自变量 的函数,所以是复变函数
有时,拉氏变换还常常写为 (2—47)拉氏变换有其逆运算,称为拉氏反变换,表示为 (2-48)上式为复变函数积分,积分围线 为由到的闭曲线
二、常用信号的拉氏变换 系统分析中常用的时域信号有脉冲信号、阶跃信号、正弦信号等
现复习一些基本时域信号拉氏变换的求取
(1)单位脉冲信号 理想单位脉冲信号的数学表达式为 (2-49)且 (2-50)所以 (2-51)说明: 单位脉冲函数可以通过极限方法得到
设单个方波脉冲如图 2-13 所示,脉冲的宽度为 ,脉冲的高度为,面积为 1
当保持面积不变,方波脉冲的宽度 趋于无穷小时,高度趋于无穷大,单个方波脉冲演变成理想的单位脉冲函数
在坐标图上常常将单位脉冲函数表示成单位高度的带有箭头的线段
由单位脉冲函数的定义可知,其面积积分的上下限是从到的
因此在求它的拉氏变换时,拉氏变换的积分下限也必须是
由此,特别指明拉氏变换定义式中的积分下限是,是有实际意义的
所以,关于拉氏变换的积分下限根据应用的实际情况有, ,三种情况
为不丢掉信号中位于处可能存在的脉冲函数,积分下限应该为
(2)单位阶跃信号 单位阶跃信号的数学表示为 (2-52) 又常常写为 (2-53)由拉氏变换的定义式,求得拉氏变换为 (2—54)因为 阶跃信号的导数在处有脉冲函数存在,所以单位阶跃信号的拉氏变换,其积分下限规定为
(3)单位斜坡信号单位斜坡信号的数学表示为 (2—55) 图 2—15 单位斜坡信号 另外,为了表示信号的起始时刻,有