LTI系统是信号处理、控制理论等领域的基础概念,其核心特性包括 线性性和 时不变性,以下是详细说明:
一、线性性(叠加性和齐次性)
叠加性:
若系统对输入信号$x_1(t)$的响应为$y_1(t)$,对输入$ax_1(t)$的响应为$ay_1(t)$($a$为任意常数)。
齐次性:
若系统对输入$x(t)$的响应为$y(t)$,则对输入$ax(t)$的响应为$ay(t)$。
二、时不变性
系统特性不随时间变化,即输入信号延迟或前置时,输出信号按相同时间延迟或前置。
三、数学表达
LTI系统满足$y(t) = x(t) * h(t)$,其中$h(t)$为系统冲激响应,是系统的唯一标识。若两个系统的冲激响应相同,则它们完全相同。
四、应用与意义
LTI系统在信号处理(如滤波、卷积)、控制系统设计、通信系统等领域有广泛应用。其叠加性和时不变性简化了分析过程,例如通过卷积运算描述系统响应。
五、与其他概念的区别
LSI系统:LTI系统在时域上的对应概念,满足线性时不变性。
非线性系统:不满足叠加性或齐次性,例如平方律系统($y(t)=|x(t)|^2$)。
综上,LTI系统是理论分析中理想化且应用广泛的模型,其核心特性为线性性和时不变性。
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