题目
某一系统的系统函数 H(s)=(s)/(s+1),则系统的微分方程为()A. (dy(t))/(dt) + y(t)= (dx(t))/(dt)B. (dy(t))/(dt) + y(t)= x(t)C. (dy(t))/(dt) - y(t)= (dx(t))/(dt)D. (dy(t))/(dt) - y(t)= x(t)
某一系统的系统函数 $H(s)=\frac{s}{s+1}$,则系统的微分方程为()
A. $\frac{dy(t)}{dt} + y(t)= \frac{dx(t)}{dt}$
B. $\frac{dy(t)}{dt} + y(t)= x(t)$
C. $\frac{dy(t)}{dt} - y(t)= \frac{dx(t)}{dt}$
D. $\frac{dy(t)}{dt} - y(t)= x(t)$
题目解答
答案
A. $\frac{dy(t)}{dt} + y(t)= \frac{dx(t)}{dt}$
解析
考查要点:本题主要考查如何根据系统函数(传递函数)推导出对应的微分方程,涉及拉普拉斯变换的基本性质及其反变换的应用。
解题核心思路:
- 系统函数定义:系统函数 $H(s) = \frac{Y(s)}{X(s)}$,其中 $Y(s)$ 和 $X(s)$ 分别为输出和输入的拉普拉斯变换。
- 代数变形:将 $H(s)$ 表达式转化为 $Y(s)$ 与 $X(s)$ 的关系式,并展开为多项式形式。
- 拉普拉斯反变换:对展开后的各项进行反变换,得到时域微分方程。
破题关键点:
- 识别拉普拉斯变换对:明确 $sY(s)$ 对应 $\frac{dy(t)}{dt}$,$Y(s)$ 对应 $y(t)$,$sX(s)$ 对应 $\frac{dx(t)}{dt}$。
- 符号匹配:注意展开后各项的符号,确保方程两边的项正确对应。
-
建立系统函数关系
根据系统函数定义 $H(s) = \frac{Y(s)}{X(s)}$,代入已知 $H(s) = \frac{s}{s+1}$,得:
$\frac{Y(s)}{X(s)} = \frac{s}{s+1}$ -
交叉相乘消分母
两边同时乘以 $(s+1)X(s)$,整理得:
$Y(s)(s+1) = sX(s)$ -
展开多项式
展开左边:
$sY(s) + Y(s) = sX(s)$ -
拉普拉斯反变换
- $sY(s)$ 的反变换为 $\frac{dy(t)}{dt}$
- $Y(s)$ 的反变换为 $y(t)$
- $sX(s)$ 的反变换为 $\frac{dx(t)}{dt}$
因此,方程变为:
$\frac{dy(t)}{dt} + y(t) = \frac{dx(t)}{dt}$
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匹配选项
对比选项,方程对应 选项A。