我困惑的Matlab dontinuous-to-discrete转换方法和它们是如何工作的

81(30天)
你好社区
最近,我一直在大量的转换z-somain使用Matlab的s域 汇集 函数。目前我想概述不同的离散化方法,即他们如何工作和何时使用它们。我困惑Matlab的符号使用与其他文献相比。我问的都是相关的 这个文档
所有我感兴趣的是在连续时间和离散时间域的转移函数。也就是说,给定一个传递函数 ,我有哪些步骤来执行传递函数 。这就是我想出了到目前为止:
谁能帮我完成这个表格吗?
此外,有一些更多的问题相关的这一主题
1)据我理解,并不是每一个转换是一个简单的替换的变量 年代 。然而,有可能给出一个通用s域的传递函数之间的关系和z域中所有的箱子吗?
2)根据 文档 使用,零和一阶保持良好匹配的最佳时间dimain“楼梯”和“分段线性”输入。我不知道如何处理这些信息,即为什么一个模拟系统是由这样的信号。这里的连接是什么?
3)Zero-Pole匹配应该用于良好匹配在频域中根据Matlab的文档。然而,其他来源的国家,情况并非如此。我联系相关 维基百科的文章 在这里(更多来源声明这是引用)。在我的例子中我感兴趣的造型模拟音频组件在数字域。因此,精确的频率响应匹配是很重要的。现在我不确定是否Zero-Pole匹配是一个很好的方法。
4)Tustin近似也收益好的匹配在频域中根据文档。从理论的观点一般不能这样因为整个频率轴缠绕在单位圆在一个非线性问题,即必须有频率失真。文档进一步引入了prewrapper频率的概念,它允许捕捉的动态模拟系统在一个特定的频率。这以上收益率相同的问题:如果我想复制一个系统的行为与音频频率(0 hz - 20 kHz),这种方法适合吗?
5)一个转换,我找不到在Matlab是向后的区别。这个变换如用于模型的离散时间导数块(假设一个导数在连续域的理想传递函数万博1manbetx )。我不确定这是否替换甚至es真正的转换,因为我无法找到相关的文献。有人有更多关于它的信息吗?
6)为什么我可以不使用一些非因果系统的转换吗?例如,我想converte(理想)连续时间导数:
s =特遣部队(“年代”);
Ts = 5;%采样周期
Gs = s;%连续时间特遣部队
广州=汇集(Gs, Ts,“冲动”);%离散特遣部队
这给了一个错误的方法除了Tustin近似和Zero-Pole匹配。我知道存在稳定性问题,即每个定义contunuous-time导数是不稳定的,一些转换稳定的模拟系统映射到一个不稳定的离散系统。这是问题吗?为什么可以Tustin methor或Zero-Pole映射处理这个问题吗?

接受的答案

保罗
保罗 2020年10月28日
编辑:保罗 2020年10月30日
我给一个初始的答案,然后回来和编辑如果你有更多的问题。
的表是:
零控制方法被调用,即。,零级近似。它不是向前的区别或欧拉方法(实际上有另一篇文章几周前在同样的主题上来)。例如:
> > H =特遣部队([1],conv ([1 - 2], [3] 1))%简单的传递函数
H =
s + 1
- - - - - - - - - - - - -
s ^ 2 + 5 + 6
连续时间转移函数。
> > t = 0.1;
> >高清=汇集(H, Ts,“zoh”)% zoh近似
高清=
0.08215 z - 0.07432
- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
z z ^ 2 - 1.56 + 0.6065
样本时间:0.1秒
离散时间转移函数。
> > s =特遣部队([1],Ts, Ts)%向前差分替代
s =
z - 1
- - - - - -
0.1
样本时间:0.1秒
离散时间转移函数。
> > minreal ((s + 1) /(+ 5 * *年代+ 6))%子到原始传递函数,不一样的zoh近似
ans =
0.1 z - 0.09
- - - - - - - - - - - - - - - - - -
z z ^ 2 - 1.5 + 0.56
样本时间:0.1秒
离散时间转移函数。
我认为你第三列的转换为向前差分法是正确的。据我所知,春秋国旅不支持向前或向后差分方法的区别,至少没有正式(见下万博1manbetx文),这对我来说是令人惊讶。
zoh呸和脉冲不变和zero-pole匹配方法不能描述之间的一个简单的替换和z,像为Tustins方法可以做到的。但zoh和冲动invarant和zero-pole匹配方法非常简单。我不熟悉呸的方法。
冲动不变量映射通常被称为脉冲不变性。
文献[2]的文档页面链接是一个很好的资源。
至于你的其他问题:
1。我不明白你的意思的“一般关系。”Can you clarify?
2。假设您有一个模拟装置,驱动计算开发输入离散时间的设备。为了连接设备到电脑,你必须将离散时间信号转换为模拟信号,即。数模转换器。数模转换器,保持恒定的信号,直到下一个离散时间更新的计算机是一个零阶保持器。线性一阶保持器外推,直到下一个电脑更新。因此,zoh和呸方法,国际海事组织,主要是适当的,当你需要一个离散模型的模拟系统,其输入的数模。其他人可能不同意。
3所示。Zero-pole匹配或其他未被占用的方法可能是也可能不是你所需要的东西。你应该试试为您的应用程序,情节感兴趣的反应,看到的结果为您的用例给你最好的答案。
4所示。所有的方法将导致一些失真频率接近奈奎斯特频率,比其他人更多。与Tustin prewarp频率的方法收益率prewarp频率的完美匹配,没有结束的频率范围。一个例子,当你可能想要使用pre-warping如果你有模拟陷波滤波器和其离散apprximation切口频率完全匹配。
5。c2d不支持向前或向后差分万博1manbetx,嗯,至少不正式。这实际上作品,虽然无证
c2d (H T“前进”)
编辑:事实上,它不工作。请参见下面的评论。
6。我想简单的回答,我不想被翻转,是数学没有用这些方法。例如,脉冲不变的方法定义的样品连续时间连续时间脉冲响应的传递函数。脉冲响应的H (s) = s狄拉克δ函数的导数。如何抽样函数在t = 0吗?
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