题目
1.20 写出题1.20图各系统的微分或差分方程。-|||-f(t) 1 y(t)/ f(t) y(1)/2-|||-3 square 2 1.-|||-2-|||-2 square 3 square -|||-1-|||-4-|||-square -|||-1-|||-(a) (b)-|||-f(k)+ y(k) f(k)+ 2 +bigcirc y(k)-|||-+ +4-|||-+-|||-2 D 2 D 3-|||-4 D 1 2 D 4

题目解答
答案

解析
考查要点:本题要求根据系统框图写出微分方程或差分方程,主要考查学生对系统信号流图分析、微分器/积分器组合(连续系统)和延迟器组合(离散系统)的理解,以及联立方程消元的能力。
解题核心思路:
- 连续系统:通过信号流图分析,将每个积分器(或微分器)对应的运算转化为微分方程项,联立各节点方程消去中间变量。
- 离散系统:通过信号流图分析,将每个延迟器(D)对应的时移转化为差分方程项,联立各节点方程消去中间变量。
破题关键点:
- 识别运算符:连续系统中,积分器对应积分运算,微分器对应微分运算;离散系统中,延迟器对应时移操作。
- 路径跟踪:跟踪输入信号和输出信号的路径,注意各分支的系数和运算符组合。
- 方程整理:通过代数运算消去中间变量,整理成标准微分/差分方程形式。
(a) 连续系统
- 信号流分析:
- 输入$f(t)$经过两次微分($f''$),再与另一路径($f$微分后乘以$-2$)相加。
- 输出$y(t)$的二阶导数、一阶导数和本身参与组合。
- 联立方程:
- 根据节点关系,联立微分项,消去中间变量,最终得到:
$y'' + 3y' + 2y = f'' - 2f'$
- 根据节点关系,联立微分项,消去中间变量,最终得到:
(b) 连续系统
- 信号流分析:
- 输入$f(t)$经过两次微分($f''$),再与另一路径($f$直接乘以$-4$)相加。
- 输出$y(t)$的三阶导数、一阶导数和本身参与组合。
- 联立方程:
- 根据节点关系,联立微分项,消去中间变量,最终得到:
$y''' + 2y' + 3y = f'' - 4f$
- 根据节点关系,联立微分项,消去中间变量,最终得到:
(c) 离散系统
- 信号流分析:
- 输入$f(k)$延迟两次后,分别乘以$2$和$-1$,与输出$y(k)$的当前值、延迟一次和延迟两次的值组合。
- 联立方程:
- 根据节点关系,联立差分项,消去中间变量,最终得到:
$y(k) - 2y(k-1) + 4y(k-2) = 2f(k-1) - f(k-2)$
- 根据节点关系,联立差分项,消去中间变量,最终得到:
(d) 离散系统
- 信号流分析:
- 输入$f(k)$分别经过当前值、延迟一次和延迟两次,系数分别为$2$、$3$、$-4$。
- 输出$y(k)$的当前值与延迟两次的值组合。
- 联立方程:
- 根据节点关系,联立差分项,消去中间变量,最终得到:
$y(k) - 2y(k-2) = 2f(k) + 3f(k-1) - 4f(k-2)$
- 根据节点关系,联立差分项,消去中间变量,最终得到: