拉普拉斯變換是傅立葉變換的擴充套件,傅立葉變換是拉普拉斯變換的特例,z變換是離散的傅立葉變換在複平面上的擴充套件。
傅立葉變換是最基本得變換,由傅立葉級數推匯出。傅立葉級數只適用於週期訊號,把非週期訊號看成周期T趨於無窮的週期訊號,就推匯出傅立葉變換,能很好的處理非週期訊號的頻譜。但是傅立葉變換的弱點是必須原訊號必須絕對可積,因此適用範圍不廣。
拉普拉斯變換是傅立葉變換的推廣,傅立葉變換不適用於指數級增長的函式,而拉氏變換相當於是帶有一個指數收斂因子的傅立葉變換,把頻域推廣到複頻域,能分析的訊號更廣。然而缺點是從拉普拉斯變換的式子中,只能看到變數s,沒有頻率f的概念。
如果說拉普拉斯變換專門分析模擬訊號,那Z變換就是專門分析數字訊號,Z變換可以把離散卷積變成多項式乘法,對離散數字系統能發揮很好的作用。
Z變換看系統頻率響應,就是令Z在複頻域的單位圓上跑一圈,即Z=e^(j2πf),即可得到頻率響應。由於傅立葉變換的特性“時域離散,則頻域週期”,因此離散訊號的頻譜必定是週期的,就是以這個單位圓為週期,Z在單位圓上不停的繞圈,就是週期重複。
擴充套件資料
某些情形下一個實變數函式在實數域中進行一些運算並不容易,但若將實變數函式作拉普拉斯變換,並在複數域中作各種運算,再將運算結果作拉普拉斯反變換來求得實數域中的相應結果,
在經典控制理論中,對控制系統的分析和綜合,都是建立在拉普拉斯變換的基礎上的。引入拉普拉斯變換的一個主要優點,是可採用傳遞函式代替常係數微分方程來描述系統的特性。
這就為採用直觀和簡便的圖解方法來確定控制系統的整個特性、分析控制系統的運動過程,以及提供控制系統調整的可能性。
應用拉普拉斯變換解常變數齊次微分方程,可以將微分方程化為代數方程,使問題得以解決。在工程學上,拉普拉斯變換的重大意義在於:將一個訊號從時域上,轉換為複頻域(s域)上來表示;在線性系統,控制自動化上都有廣泛的應用。
拉普拉斯變換是傅立葉變換的擴充套件,傅立葉變換是拉普拉斯變換的特例,z變換是離散的傅立葉變換在複平面上的擴充套件。
傅立葉變換是最基本得變換,由傅立葉級數推匯出。傅立葉級數只適用於週期訊號,把非週期訊號看成周期T趨於無窮的週期訊號,就推匯出傅立葉變換,能很好的處理非週期訊號的頻譜。但是傅立葉變換的弱點是必須原訊號必須絕對可積,因此適用範圍不廣。
拉普拉斯變換是傅立葉變換的推廣,傅立葉變換不適用於指數級增長的函式,而拉氏變換相當於是帶有一個指數收斂因子的傅立葉變換,把頻域推廣到複頻域,能分析的訊號更廣。然而缺點是從拉普拉斯變換的式子中,只能看到變數s,沒有頻率f的概念。
如果說拉普拉斯變換專門分析模擬訊號,那Z變換就是專門分析數字訊號,Z變換可以把離散卷積變成多項式乘法,對離散數字系統能發揮很好的作用。
Z變換看系統頻率響應,就是令Z在複頻域的單位圓上跑一圈,即Z=e^(j2πf),即可得到頻率響應。由於傅立葉變換的特性“時域離散,則頻域週期”,因此離散訊號的頻譜必定是週期的,就是以這個單位圓為週期,Z在單位圓上不停的繞圈,就是週期重複。
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某些情形下一個實變數函式在實數域中進行一些運算並不容易,但若將實變數函式作拉普拉斯變換,並在複數域中作各種運算,再將運算結果作拉普拉斯反變換來求得實數域中的相應結果,
在經典控制理論中,對控制系統的分析和綜合,都是建立在拉普拉斯變換的基礎上的。引入拉普拉斯變換的一個主要優點,是可採用傳遞函式代替常係數微分方程來描述系統的特性。
這就為採用直觀和簡便的圖解方法來確定控制系統的整個特性、分析控制系統的運動過程,以及提供控制系統調整的可能性。
應用拉普拉斯變換解常變數齊次微分方程,可以將微分方程化為代數方程,使問題得以解決。在工程學上,拉普拉斯變換的重大意義在於:將一個訊號從時域上,轉換為複頻域(s域)上來表示;在線性系統,控制自動化上都有廣泛的應用。