Bài tập chương 2 - Tín hiệu và hệ thống | Trường Đại học Công nghệ, Đại học Quốc gia Hà Nội

Bài tập chương 2 - Tín hiệu và hệ thống | Trường Đại học Công nghệ, Đại học Quốc gia Hà Nội được sưu tầm và soạn thảo dưới dạng file PDF để gửi tới các bạn sinh viên cùng tham khảo, ôn tập đầy đủ kiến thức, chuẩn bị cho các buổi học thật tốt. Mời bạn đọc đón xem!

67 34 lượt tải Tải xuống
Chia sẻ Báo cáo tài liệu

Môn: Tín hiệu và hệ thống

Trường: Trường Đại học Công nghệ, Đại học Quốc gia Hà Nội

Thông tin:

5 trang 6 tháng trước

Tác giả:

Profile Mai Nguyệt
Bài tập chương 2
Bài 2.1 (Problem 2.3): Cho đáp ứng xung của một hệ thống LTI là
h
(
t
)
=
e
−t
u(t )
. Tìm đầu ra nếu đầu y(t)
vào
x
(
t
)
=u (t)
.
Trả lời:
y
(
t
)
=
(
1
−e
−t
)
u(t )
Bài 2.2 (Problem 1.14):
Tìm đáp ứng xung của của hệ thống trong hình vẽ trên
Trả lời:
h
(
t
)
=
[
h
1
(
t
)
∗h
4
(
t
)
−h
2
(
t
)
−h
3
(t)
]
∗h
5
(t)
Bài 2.3 (Problem 2.17): Cho hình vẽ như bên dưới
1. Viết phương trình vi phân biểu diễn mối quan hệ của x(t) và y(t).
2. Tìm nghiệm phương trình thuần nhất. Xác định các điều kiện của R, L, C sao cho nghiệm của
phương trình thuần nhất có dạng mũ thực, hay dạng sin phức hay, dạng sin phức và mũ.
Trả lời:
Với
R
2
≠
4 L
C
:
y
(
h
)
(
t
)
=
c
1
e
r
1
t
+c
2
e
r
2
t
Trong đó :
r
1
=
−R+
√
R
2
−
4 L
C
2 L
và
r
2
=
−R−
√
R
2
−
4 L
C
2 L
Với
:
y
(
h
)
(
t
)
=c e
1
−R
2
L
t
+c
2
e
−R
2
L
t
Nghiệm có dạng mũ thực khi
R
2
≥
4 L
C
, dạng sin phức khi R=0, và dạng mũ kết hợp sin phức khi
R
2
≤
4 L
C
.
Bài 2.4 (Problem 2.18): Tìm nghiệm riêng với các đầu vào xác định của hệ thống được mô tả bởi phương
trình sai phân và vi phân sau đây:
a.
x
(
t
)
=
e
−t
d
2
dt
2
y
(
t
)
+
5
d
dt
y
(
t
)
+6 y
(
t
)
=2 x
(
t
)
+
d
dt
x
(
t
)
:
b.
x
(
t
)
=
e
−t
d
2
dt
2
y
(
t
)
+
5
d
dt
y
(
t
)
+6 y
(
t
)
=2 x
(
t
)
+
d
dt
x
(
t
)
c.
x
(
t
)
=cos (2 t )
d
2
dt
2
y
(
t
)
+
3
d
dt
y
(
t
)
+2 y
(
t
)
=x
(
t
)
+
d
dt
x
(
t
)
d.
x
[
n
]
=2
y
[
n
]
−
(
9
16
)
y
[
n−2
]
=x [n−1 ]
e.
x
[
n
]
=( )
1/2
n
y
[
n
]
−
(
1
4
)
y
[
n−2
]
=x
[
n
]
+2 x
[
n−2
]
Trả lời:
a.
y
(
s
)
(
t
)
=(
1/2)e
−t
b.
y
(
s
)
(
t
)
=
(
1
4
)
cos
(
2 t
)
+
(
1
4
)
sin
(
2 t
)
c.
y
(
s
)
[
n
]
=32/7
d.
y
(
s
)
[
n
]
=( )
9/2)n(1 /2
n
Bài 2.5 (Problem 2.20): Tìm đáp ứng của mạch điện LC như trong hình vẽ đối với hiệu điện thế đầu vào,
giả thiết dòng điện khởi đầu trong cuộn cảm =-1A. y(0)
a. x(t)=u(t)
b. x(t)=tu(t)
Answer:
a.
y
(
t
)
=
(
1
R
−
(
1
+
1
R
)
e
−R
L
t
)
A
t ≥0
b.
y
(
t
)
=
[
1
R
t−
L
R
2
+
(
L
R
2
−1
)
e
−R
L
t
]
A
,
t ≥0
Bài 2.6:
Rời rạc hóa hệ thống trong Bài tập 2.5 biết chu kỳ lấy mẫu là T = 1(s).
a. Viết phương trình sai phân tương ứng
b. Tìm đáp ứng của mạch điện biết:
i. x[n] =u[n]
ii. x[n] = nu[n]
Bài 2.7 (Example 2.2)
Cho một hệ thống với đáp ứng xung:
h
[
n
]
=(
3
4
)
n
u [n ]
. Xác định đầu ra của hệ thống tại thời điểm n = -5,
5 và 10 khi biết x[n] = u[n].D
Trả lời:
y[-5] = 0.
y[5] =
(
3
4
)
5
1−
4
3
6
1
−
4
3
=3.2888
y
[
10
]
=
(
3
4
)
10
1−
4
3
11
1
−
4
3
=3.831
Bổ sung:
Bài 2.8: Cho đầu vào ) và đáp ứng xung ) của một hệ thống LTI tương ứng được cho là:x(t h(t
x
(
t
)
=
(
t−1
)
[u
(
t−1
)
−u (t −3)]
Và
h
(
t
)
=u
(
t+1
)
−2 u (t−2)
a. Tìm đầu ra của hệ thống
b. Xác định tính ổn định, nhân quả và tĩnh của hệ thống
x
(
t
)
=
{
t−1 1≤ t ≤ 3
0t khác
h
(
t
)
=
{
1−1 ≤t <2
−1 t ≥ 2
0 t khác
y
(
t
)
=x
(
t
)
∗h
(
t
)
=
∫
−∞
+∞
x
(
τ
)
h
(
t−τ
)
dτ=
∫
1
3
(
τ −1
)
h(t−τ )dτ
- t<0: y(t) = 0
- -1
≤
t-
τ ≤ 2
=> -1+
τ ≤ t ≤ τ2+
- 0
≤
t < 2: y(t) =(t-2) /2;
2
- 2
≤
t < 3: y(t) = 2
- 3
≤
t < 5: y(t)=-t +6t-7
2
- 5<t: y(t) =-2
Pgroblem 2.9: Xác định các tính chất của hệ thống khi biết đáp ứng xung sau:
a.h(t)=u(t+1)-u(t-1)
b. h(t)=u(t)-2u(t-1)
c.h(t)=e
-2|t|
d.h(t)=e u(t)
-at
e.h[n]=2 u[-n]
n
| 1/5
| | Tải xuống

Có thể bạn quan tâm:

Preview text:

Bài tập chương 2
Bài 2.1 (Problem 2.3): Cho đáp ứng xung của một hệ thống LTI là h(t )=e−t u(t). Tìm đầu ra y(t) nếu đầu
vào x (t )=u (t). Trả lời:
y (t) =(1−e−t ) u(t )
Bài 2.2 (Problem 1.14):
Tìm đáp ứng xung của của hệ thống trong hình vẽ trên Trả lời:
h (t )=[h (t )∗h (t )−h (t )−h (t)]∗h (t) 1 4 2 3 5
Bài 2.3 (Problem 2.17): Cho hình vẽ như bên dưới
1. Viết phương trình vi phân biểu diễn mối quan hệ của x(t) và y(t).
2. Tìm nghiệm phương trình thuần nhất. Xác định các điều kiện của R, L, C sao cho nghiệm của
phương trình thuần nhất có dạng mũ thực, hay dạng sin phức hay, dạng sin phức và mũ. Trả lời: 4 L Với 2 R ≠
: y(h )(t )=c er t t 1 +c er2 C 1 2 Trong đó : 4 L 4 L −R+√R2− −R−√R2− C và C r = r = 1 2 2 L 2 L − − 2 4 L R R Với R = : t t 2 L 2 L C
y(h )(t )=c +c e 1 e 2 4 L 4 L
Nghiệm có dạng mũ thực khi 2 2 R ≥
, dạng sin phức khi R=0, và dạng mũ kết hợp sin phức khi R ≤ . C C
Bài 2.4 (Problem 2.18): Tìm nghiệm riêng với các đầu vào xác định của hệ thống được mô tả bởi phương
trình sai phân và vi phân sau đây:
a. x (t )=e−t 2 d d y( t )+5
y (t )+ 6 y ( t)=2 x (t )+ d x ( t ) dt2 dt dt :
b. x (t )=e−t 2 d d y( t )+5
y (t )+ 6 y ( t)=2 x (t )+ d x ( t ) dt2 dt dt
c. x (t )=cos (2t ) 2 d d y(t )+3
y( t )+ 2 y ( t )=x (t )+ d x (t) dt2 dt dt d. x [ n]=2
y [ n] −( 9 )y[ n−2]=x[n−1] 16
e. x [ n]=(1/2)n
y [ n] −(1 )y [n−2 ]=x [n] +2x[ n−2] 4 Trả lời: a.
y(s) (t )=(1/ 2) e−t
b. y(s) (t )=( 1 )cos (2t ) +(1 ) sin(2t ) 4 4 c.
y(s) [n ]=32/7 d. (
y s) [n ]=( 9/ 2) n(1 /2)n
Bài 2.5 (Problem 2.20): Tìm đáp ứng của mạch điện LC như trong hình vẽ đối với hiệu điện thế đầu vào,
giả thiết dòng điện khởi đầu trong cuộn cảm y(0)=-1A. a. x(t)=u(t) b. x(t)=tu(t) Answer: − R 1 t a.
y (t) =( 1−(1+ )e L ) A t≥0 R R −R L t b.
y (t) =[ 1 t− +( L −1)e L ]A, t≥0 R R2 R2 Bài 2.6:
Rời rạc hóa hệ thống trong Bài tập 2.5 biết chu kỳ lấy mẫu là T = 1(s).
a. Viết phương trình sai phân tương ứng
b. Tìm đáp ứng của mạch điện biết: i. x[n] =u[n] ii. x[n] = nu[n] Bài 2.7 (Example 2.2) 3 n
Cho một hệ thống với đáp ứng xung: h [ n]=( ) u [n ]. Xác định đầu ra của hệ thống tại thời điểm n = -5, 4
5 và 10 khi biết x[n] = u[n].D Trả lời: y[-5] = 0. 6 4 1− 3 y[5] =(3)5 =3.2888 4 4 1− 3 11 4 1− 3 y [10] =(3)10 =3.831 4 4 1− 3 Bổ sung:
Bài 2.8: Cho đầu vào ) và đáp ứng xung x(t
h(t) của một hệ thống LTI tương ứng được cho là:
x (t )=(t −1) [u (t −1)−u (t −3)]
Và h (t )=u(t+1 )−2u (t−2)
a. Tìm đầu ra của hệ thống
b. Xác định tính ổn định, nhân quả và tĩnh của hệ thống
x (t )={t−11≤t≤3 0 t khác
h (t )={1−1≤t<2 −1 t ≥ 2 0 t khác +∞ 3
y (t)=x(t )∗h( t )=∫ x( τ)h (t−τ ) dτ=∫(τ −1 )h(t−τ )dτ −∞ 1 - t<0: y(t) = 0 -
-1≤ t-τ ≤ 2=> -1+τ ≤ t ≤ 2+τ -
0≤ t < 2: y(t) =(t-2)2/2; - 2≤ t < 3: y(t) = 2 -
3≤ t < 5: y(t)=-t2+6t-7 -
5Pgroblem 2.9: Xác định các tính chất của hệ thống khi biết đáp ứng xung sau: a.h(t)=u(t+1)-u(t-1) b. h(t)=u(t)-2u(t-1) c.h(t)=e-2|t| d.h(t)=e-atu(t) e.h[n]=2nu[-n]