系统数学模型主要包括以下两类及常用形式:
一、分类
静态模型 描述系统在稳态条件下的变量关系,通常用代数方程表示。例如,描述电路节点电压关系的代数式。
动态模型
描述系统随时间变化的特性,常用微分方程(如常微分方程)或差分方程表示。例如,描述物体运动轨迹的微分方程。
二、常用形式
微分方程
基础动态模型,通过导数描述变量变化率。线性微分方程是工程中最常用的形式,如描述线性系统的状态方程。
传递函数
用于描述线性时不变系统的输入输出关系,是动态模型的一种简化表示形式。常用于经典控制理论分析。
状态方程
以矩阵形式描述系统状态变量的变化规律,适用于复杂动态系统的建模。
频率特性
通过系统对不同频率输入的响应描述系统特性,常用于系统稳定性分析。
三、其他形式
差分方程: 用于离散时间系统建模,如数字信号处理中的系统。 单位脉冲响应函数
总结:系统数学模型通过静态方程或动态微分方程描述输入输出关系,工程中常用微分方程、传递函数、状态方程等形式,具体选择取决于系统特性和分析需求。
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