定义传递函数的前提条件是 在零初始条件下,输出量的拉氏变换与输入量的拉氏变换之比。具体来说,这个条件意味着在时间$t \leq 0$时,系统的输出及其各阶导数均为零。这个假设在实际的控制系统中很常见,因为控制系统通常在受到输入之前处于稳定平衡状态。
传递函数的定义可以表述为:
$$G(s) = \frac{\mathcal{L}\{y(t)\}}{\mathcal{L}\{x(t)\}}$$
其中,$G(s)$是传递函数,$\mathcal{L}\{y(t)\}$和$\mathcal{L}\{x(t)\}$分别是输出量$y(t)$和输入量$x(t)$的拉氏变换,$s$是复变量。
传递函数具有以下特点:
复变量$s$的有理真分式:
传递函数可以表示为复变量$s$的有理真分式,具有复变函数的所有性质,并且所有系数均为实数。
与微分方程的一致性:
在零初始条件下,传递函数与系统的微分方程一致,这有助于将系统的动态行为从时域转换到频域进行分析。
线性时不变系统:
传递函数主要用于描述线性时不变系统(LTI),这类系统的输出对输入的响应是线性的,并且系统的性质在时间上是不变的。
稳定系统:
传递函数适用于描述稳定系统,即输入有界时,输出也是有界的。
综上所述,定义传递函数的前提条件是在零初始条件下,这样可以简化分析过程,并且使传递函数与系统的微分方程保持一致。这个假设在实际的控制系统中非常常见,并且有助于更好地理解和分析系统的动态行为。