资源描述
部分分式展开法
若F(s)为的s有理分式,则可表示为
式中,ai(i=0,1,2,...,n-1)、bi(i=0,1,2,...,m)均为实数。
若m≥n,则B(s)/A(s)为假分式。若m<n,则B(s)/A(s)为真分式。
若F(s)为假分式,可用多项式除法将F(s)分解为有理多项式与有理真分式之和,即
式中,ci(i=0,1,2,...,n-1)为实数。N(s)为有理多项式,其逆变换为冲激函数及其一阶到阶m-n导数之和。
D(s)/A(s)为有理真分式,可展开为部分分式后求逆变换。例如,
则 f(t)=£-1[F(s)]=
若F(s)=B(s)/A(s)为有理真分式,可直接展开为部分分式后求逆变换。要把F(s)展开为部分分式,必须先求出A(s)=0的根。因为A(s)为s的n次多项式,所以A(s)=0有n个根si(i=1,2,...n)。si可能为单根,也可能为重根;可能为实根,也可能为复根。si又称为F(s)的极点。F(s)展开为部分分式的具体情况取决于的上述性质。
本书附录A中介绍了关于有理真分式的部分是展开法,下面将应用部分分式展开法求拉普拉斯逆变换的几种情况归纳如下:
F(s)仅有单极点
若A(s)=0仅有n个单根,则根据附录A中式(A-2),无论si是实根还是复根,都可将F(s)展开为
(1)
式中,各部分分式项的系数Ki为
(2)
由于
故F(s)单边拉普拉斯逆变换可表示为
f(t)=-1[F(s)]= (3)
一,单极点的情况
【例1】已知,求F(s)的单边拉氏逆变换(原函数)f(t)。
解 F(s)的分母多项式A(s)=0的两个根分别为s1=-2,s2=-3。因此,F(s)的部分分式展开为
由式(4.3-2)求K1和K2,得:
所以,
于是得 f(t)=£-1[F(s)]=(3e-2t-2e-3t)ε(t)
二,重极点的情况
【例2】已知,求的单边拉氏逆变换。
解 F(s)有二重极点s=-1和单极点s=-3。因此,F(s)可展开为
由式(4.3-5)和式(4.3-2)得:
于是得
根据式(4.3-4)和式(4.3-6)可得
f(t)=£-1[F(s)]=(te-t+e-t-e-3t)ε(t)
再看一般情况
求k11,方法同第一种情况:
求其它系数,用下式
注意:k次重根,要设k项
当
当
【例3】已知,求其逆变换。
解:
三,复数极点的情况
[例4]已知,求F(s)的单边拉斯逆变换f(t)。
解 F(s)可以表示为
F(s)有一对共轭单极点s1,2=-2±j2,可展开为
根据式(4.3-2)求K1、K2 ,得:
于是得
根据式(4.3-7)和式(4.3-8),,,α=2,β=2。于是得
f(t)=£-1[F(s)]=
运行结果:
F =2*exp(-2*t)*cos(2*t)+2*exp(-2*t)*sin(2*t)
6
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