拉普拉斯變換有什麼實際的物理意義?
作者:由 Sociopath 發表于 農業時間:2021-12-23
拉普拉斯變換最常見的應用就是
電路分析
我們來看一個簡單的通入直流電源的LR電路
第一步,根據基爾霍夫定律,得
第二步,拉普拉斯變換(具體方法參照上一篇文章的內容)(紅色方框內打錯了,應為加號)
第三步,用矩陣來表示
第四步,克萊姆法則(其實不用也可以)
第五步,拉普拉斯逆變換,得
因為線性電路使用的電路元件有限,所以電路圖也可以全部換成與
相關的電路圖
直流電源
交流電源
電阻(R)
線圈(L)
電容器(C)(注意變換後的電壓正負極方向)
然後,我們再來看一個通入直流電源的RC電路
第一步,根據開關閉合和開啟的時間不同,電源電壓可以用
階躍函式
來表示
第二步,我們可以根據拉普拉斯變換,轉換一下電路圖
第三步,寫出電路方程
根據初期條件
,上面的等式可以改寫為,
最後一步,逆變換得
影象為
最後,我們來討論一下電源電壓為一般的週期函式時的情況
首先寫一個週期函式
, 它的拉普拉斯變換我們可以寫為
此時,我們可以運用置換積分
,
上圖紅色框的和為
,我們再設後面的
,最後得
最後的最後,我們來舉個例子
第一步,先求
然後,
就出來了