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最近學了拉氏變換,感覺雲裡霧裡。計算的時候是直接帶入公式嗎?不知道為什麼每次都算不出來
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  • 1 # 菜雞速通理工基礎

    這個我很知道了。我的學生認真聽課的都不怕這個

    1.先要了解拉氏變換為什麼會用在電路分析。拉氏變換在數學裡可以用來間接地求解線性常係數微分方程(組),《現代控制理論》就是這應用。當然還有別的用處,比如機率論裡“矩母函式”等等。在電路與系統中,動態電路(有電容電感的往往是這樣)可以用線性常係數微分方程描述。請自行復習一階二階電路的時域求解。因此,從概念上講,電路分析使用拉氏變換可以接受。

    此圖是西交邱關源課件,有錯!這數學太爛了

    2.一定要清楚,(集總引數)線性電路分析實際上是基爾霍夫定律和伏安關係(VCR)的綜合應用。電路分析最給力的方法是迴路法和節點法。其中需要兩對概念自阻互阻,自導互導。求解電阻電路只要用觀察法一下就能寫出線性代數方程組。

    動態電路必須服從基爾霍夫(KL)的約束,這不用強調。重要的是,動態元件L、C的VCR的時域形式是微積分。請立刻思考,節點法迴路法為什麼不能用在時域?

    理由是,你說說,在時域內考慮,一個電阻串聯一個電容,自阻或者互阻是什麼?事實上,需要建立頻域或者複頻域的阻抗和導納的概念。

    請對比正弦穩態電路如何使用節點法和迴路法。對,只要建立相量形式的KL和VCR。有了這個形式,稱為相量模型,電阻電路的絕大多數分析法就直接推廣到正弦穩態電路,比如阻抗串並聯,節點法迴路法,最大功率等等。但是相量法只能求出正弦穩態解,不能求出帶有指數函式的暫態解。

    不論穩態暫態,都是微分方程的解。然而,高階電路列寫微分方程求解都有困難,於是拉氏變換就登場了:間接求解。但不是先列寫微分方程。

    現在,雖然問題不再是僅僅求穩態解,但推廣的思路與相量法完全一樣。粗略說,只要建立運算模型,就是取拉氏變換後的KL和VCR。然後再反變換。

    你明白了,拉氏變換比相量法用途更廣泛。然而,處理正弦穩態毫無疑問都是相量法,所謂“因為相量法專注於正弦穩態,所以專業”。

    3.好了,既然要對KL和VCR取拉氏變換,那麼,對應的,拉氏變換的線性性質和微分性質是第一位重要的性質。因為KL就是電壓(電流)加減法;LC的VCR是微(積)分。務必牢記。

    4.要能熟練運用拉氏變換的微分性質推導L、C的運算模型,熟練作出其電路(串聯形式)。不建議強背。

    5.務必記住兩條基本變換對。

    這兩條是本質的。因為對應著微分方程的齊次通解:特徵根互不相同,特徵根有相同的重根。

    記憶方法:第一條,“此根即彼根”。稍微解釋一下。左邊,微分方程的特徵根就是指數里的a;右邊,分母的根也是a。

    第二條,左邊指數函式的係數恰好是指數函式泰勒展開式第n項;右邊分母是n+1次方。

    6.熟記線性性質,微分性質,積分性質,特別是頻移性質。大多數變換對都可以用基本變換對和四條性質推出來,對付考試足夠。下面純手寫,推邱關源表14-1。

    自己親自推三遍就熟練了。

    6.非常見函式拉氏變換與反變換。通通湊成基本變換對,或者指數乘以三角函式。反變換是重點,要會部分分式展開,也是湊。這個很容易,象函式的分母只有兩種情況,單根,重根。(共軛復根看做單根,不要背公式,注意分子也共軛就行)

    這個是純微積分操作,非常容易。(用高數的思路,不必照電路課本的方法)自己親自做邱關源例題14-6,14-7,14-8。

    7.拉氏變換求解電路步驟

    第一步,激勵函式、LC取拉氏變換,作運算模型

    第二步,按照節點法或者回路法,應用自(互)復阻抗的概念即可。列寫S變數的方程(這是代數方程),

    第三步,求解象函式

    第四步,象函式取反變換。

    找三四個題目做做。

    搞掂

    最後,用拉氏變換可以定義網路函式,就是訊號與系統和自控原理的傳遞函式,拉氏變換的威力就進一步展現出來了。

    我是菜雞,叫我雷鋒

  • 2 # 孟工講控制

    給大家介紹一下已經完成的高等數學分支,工程數學中積分變換的專輯。

    積分變換是學習控制工程學科必須具備的基礎數學知識,對於即將開始在大學裡學習控制理論、電路理論及相關的內容的同學來說,沒有紮實的積分變換基礎,很難把這兩種專業基礎課學好;

    積分變換中的拉氏變換,對分析和計算控制系統微分方程的輸出具有相當重要的地位,它貫穿了整個經典控制理論,經典控制理論的所有知識點,都與系統方程經過拉氏變換後所獲得的輸出函式的分析計算有關,可見,拉氏變換在控制工程中的地位。

    那麼,是否只需要學習拉氏變換就能把積分變換理論學習好?答案是否定的。拉氏積分變換是由傅氏積分變換透過簡化了變換存在條件而得,並且控制系統的正弦響應函式就是傅氏變換形式,學習傅氏積分變換對理解拉氏變換是有重要意義的。

    在這個專輯中,免費提供了積分變換的兩種變換,傅氏變換和拉氏變換,共17講,課程特點簡單引理深入推導,按照工科學生的知識要求,拋棄了課本上繁瑣部分,凝結成工科學生所必須掌握的積分變換,讓非數學專業的工科學生能輕易的掌握積分變換;

    課程按照傅氏級數三角形式,推導指數形式,再推導積分形式,再介紹傅氏積分變換性質,卷積定理及什麼是卷積,卷積的意義這個流水線形式,並沒有對繁瑣的傅氏積分逆變換做介紹,工程實際中也很少對傅氏積分變換做逆變換,傅氏逆變換部分作為工科學生可以省略,瞭解就可以;

    然後,根據傅氏變換推匯出拉氏變換公式,拉氏變換存在條件及介紹拉氏變換性質,隨後,重點介紹了拉氏變換的精華部分,拉氏變換的反演定理的推導,推到公式簡單易懂,填補了課本中對此部分一帶而過的缺憾,並且對什麼是留數及如何計算留數進行了詳細的介紹,讓大家對留數有一個清晰的認識,最後通過幾個工程例項來說明拉氏變換的應用,並再其中穿插瞭如何計算留數,如何運用拉氏變換性質解方程,反覆引導觀眾理解理論的內容。

    建議:

    1,拉氏變換的學習一定要系統學習,從傅氏變換開始,紮實推進,一步步的把積分變換學好;

    2,專業課中遇到的問題,一定要對標課程反覆學習,才能達到融會貫通;

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