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时域数学模型的建立

  [例1]电系统(RLC串联回路)

    

    设:输入为,输出为

    根据电路原理,有:

    

    其中,i(t)为中间变量

    消去中间变量i(t),并整理,有:

    

    上式即为描述该电路输入与输出关系的微分方程。

    [例2]机械平移系统(弹簧-阻尼系统)

    右图中,已知:质量为m的物体受到外力F的作用力,产生位移y

    求:系统的微分方程

    (弹簧和阻尼器的质量忽略不计)

    

    解:输入:F;输出:y

    根据牛顿定律,有:

    

    其中,

    

    代入上式,有:

    

    整理,得:

    

    --描述弹簧阻尼系统输入与输出关系的微分方程

    总结:

    列写系统微分方程的步骤可归纳如下:

    1.确定输入、输出量;

    2.列写微分方程;

    3.消去中间变量,得到输入量与输出量之间关系的微分方程

    4.整理成标准形式:

    

    其中,输入:r(t);输出:c(t)

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