理论教育 拉普拉斯变换:定义及应用

拉普拉斯变换:定义及应用

时间:2023-07-02 理论教育 版权反馈
【摘要】:一个定义在[0,∞)区间上的时间函数f的拉普拉斯变换定义为式中,s=σ+jω为复数,因为上式中指数e的幅角st必须是无量纲的,所以s的量纲是频率,单位是秒分之一,s称为复频率;F称为f的象函数或拉氏变换式;f称为F的原函数。所以,拉普拉斯变换适应f在t=0处的不连续,像奇异函数那样的情况。式称为单边拉普拉斯正变换。该变换简记为例12-1求下列原函数的象函数。解由拉普拉斯变换定义可得

拉普拉斯变换:定义及应用

一个定义在[0,∞)区间上的时间函数f(t)的拉普拉斯变换定义为

式中,s=σ+jω为复数,因为上式中指数e的幅角st必须是无量纲的,所以s的量纲是频率,单位是秒分之一,s称为复频率(ComplexFrequency);F(s)称为f(t)的象函数或拉氏变换式;f(t)称为F(s)的原函数。

式(12-1)积分中的下限为0-,表示恰好在t=0前的时刻。即包含原点和f(t)在t=0处的不连续性在内。所以,拉普拉斯变换适应f(t)在t=0处的不连续,像奇异函数那样的情况。式(12-1)称为单边拉普拉斯正变换。积分下限取为零是因为通常将t=0作为动态过程的起始时刻,研究电路中电压、电流变量在t为[0,∞)区间的变化情况,即激励函数f(t)在t=0开始作用于电路的,而考虑f(t)在t=0时刻可能包括冲激函数,所以积分下限进一步取为0-,以便直接利用单边拉普拉斯变换讨论存在跃变现象的电路。由于积分限0-和∞是固定的,所以,积分的结果与t无关,只取决于参数s,因此,拉氏正变换是一种将时间函数变换为复频率函数的变换。该变换简记为

例12-1 求下列原函数的象函数。(www.daowen.com)

(1)f(t)=ε(t);(2)f(t)=eat;(3)f(t)=e-atε(t);(4)f(t)=δ(t);(5)f(t)=sinωtε(t)。

解 由拉普拉斯变换定义可得

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