拉氏变换及反变换
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利用微分方程表达的数学模型形式,手算是非常繁琐的。而拉普拉斯变换能够用相对简单的代数方程来取代复杂的微分方程,从而简化了微分方程的求解过程。
1.拉氏变换
其中:
(1)f(t)随着时间增长比不上负指数函数随时间的衰减;
(2)拉氏变换,对t积分后,称为关于s的函数;
(3)s是复变数,有实部和虚部。
拉氏变换需满足的条件:
(1)f(t)在任一有限区间,分段连续,只有有限个间断点;
(2)有限性,即时间趋近于无穷大时,f(t)收敛于某一个数,比不上负指数函数衰减。
2.拉氏反变换
是把象函数变换为原函数。积分上下限是复数,对s积分,成为t的函数。
这是复变函数的积分,一般难以直接计算。通常用查拉氏表的方法求拉氏反变换。如果F(s)在表中不能直接查到,则需将F(s)展开成部分分式,再对每项求拉氏反变换,将各反变换的函数相加,就得到F(s)的原函数。
注意:
3.拉氏变换的常用定理
4.简单函数的拉氏变换
5.常用函数的拉氏变换表
6.拉氏反变换的部分分式法
在一般机电控制系统中,通常遇到如下形式的有理分式:
根据极点的不同,可以分成三种情况讨论分析。
7.借助拉氏变换求解常系数线性微分方程
一般步骤是:
(1)对线性微分方程的每一项进行拉氏变换,使微分方程变成以s变量的代数方程;
(2)求解代数方程,得到输出变量象函数的表达式;
(3)将象函数展开成部分分式;
(4)对部分分式进行拉氏反变换,得到微分方程的解。
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