潘工·拉普拉斯变换

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内容详见:zhuanlan.zhihu.com/p/40783304

问题总结:

1粗放的说,傅里叶变换和拉普拉斯变换都是把“时域”信号换到“频域”,为什么要这么干?

因为变化的连续系统一般都可以用微分方程表达,而微分在频域非常简单,可以看成“算术运算”。

2傅里叶变换和拉普拉斯变换有何区别?

2非常精彩!但有个疑问,乘以衰减函数后是否破坏了正交基的属性呢?如果拉氏变换不是正交基投影又会带来什么问题?

基没变,变得是原函数(乘以衰减指数了),拉普拉斯变换相当于两个步骤,一衰减,二正交分解,整体来看相当于投影到衰减的基上

说白了,拉氏变换本质还是傅立叶变换,基也没变,但通过衰减函数扩大了原函数适用范围,因子也从虚轴扩大到复平面范畴,含义更广

3那在s平面上面的实轴方向就代表衰减系数,虚轴代表频率?是这样的吗?

零极点配置对系统响应的影响。;极点就代表一个模态,极点实部就表示瞬态模态的衰减快慢。

4为保证 e^{-\sigma x} 一直为衰减函数,我们把 x定义域缩减到正半轴 潘神,有个小疑问,如果sigma是负数呢?负负得正,岂不是在正半轴是单调递增的了?

所以拉普拉斯变换是有收敛域的,不能保证所有sigma都可以。

5上一章说到分解的时候需要找到一组正交基,傅立叶变换的那一组基是正交的这个比较好理解。可是拉普拉斯变换这一组基怎么证明是正交的呢?

拉氏变换和傅氏变换的基其实是一样的,或者说拉氏变换就是在傅氏变换前对时域函数乘了一个衰减因子,e^(-ot)*e^(-iwt)并不是拉氏变换的基。

6请问那幅几个圆叠加产生方波的图怎么才能理解成幅值为1频率不同的旋转曲线叠加?

频率不同应该好理解,就是圆转的快慢,对应的也就是正弦图像的周期(频率)大小,幅值为1的意思就是圆的半径(正弦曲线的振幅)恒定为1,但可以通过线性叠加即可乘任何系数在前面,所以潘神的图里就是很多转速不同半径不同的圆叠加产生方波了。和拉氏变换对比,拉氏变换中的圆就应该是半径在不断衰减,频率不同的圆的叠加了。