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在Z域中,判断系统稳定性的主要依据是系统函数的极点位置。以下是判断稳定性的几个关键步骤:
极点位置
如果系统函数 ( H(z) ) 的所有极点的绝对值小于1,即满足条件 ( |z| < 1 ),则Z变换的收敛域是稳定的。
如果极点位于单位圆内部,系统是稳定的,因为输入信号的响应会随时间趋于有界。
如果极点位于单位圆外部,系统是不稳定的,因为输入信号的响应会随时间无界增长。
差分方程分析
如果系统的差分方程是因果且稳定的,那么Z变换的收敛域也是稳定的。
零极点图
通过绘制系统函数 ( H(z) ) 的零极点图,可以直观地判断系统的稳定性。
收敛域包含单位圆
对于线性时不变(LTI)离散时间系统,如果其系统函数的双边Z变换的收敛域包含单位圆(即 ( |z| = 1 )),则该系统是稳定的。
信号特性观察
观察离散时间信号 ( x[n] ) 的性质,如是否有限长、是否单边等,有助于初步判断收敛域的可能范围。
极限测试
对于不确定的z值,可以通过极限测试来判断其是否属于收敛域,例如考虑z趋于无穷大或零时,级数是否收敛。
以上步骤可以帮助您判断Z域中系统的稳定性。