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什么是线性时不变系统

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线性时不变系统(Linear Time-Invariant System,简称LTI系统)是信号处理、控制系统等领域中的一个重要概念。它指的是 系统在输入和输出之间满足线性关系,并且系统参数不随时间变化。具体来说,线性时不变系统具有以下两个核心性质:

线性:

如果系统对输入信号的叠加和输入信号的缩放具有相同的响应,那么这个系统就是线性的。数学上,如果系统对输入信号x(t)的响应是y(t),那么对于任意常数a和b,系统对输入信号ax(t) + bx(t)的响应应该是ay(t) + by(t)。

时不变性:

系统参数不随时间变化,即系统的响应与激励施加于系统的时刻无关。如果激励f(t)产生的响应是y(t),那么激励f(t-t0)产生的响应就是y(t-t0)。

线性时不变系统可以用单位脉冲响应来表示,单位脉冲响应是输入端为单位脉冲序列时的系统输出,一般表示为h(n),即h(n)=T[δ(n)]。其中,δ(n)是单位脉冲序列,T表示系统的时移操作。

线性时不变系统在信号处理中有广泛的应用,例如在滤波器设计、控制系统等方面。由于线性时不变系统的特性,它们在分析和设计时往往更加方便,因为许多信号处理算法和系统性能指标都可以基于线性时不变系统的理论进行推导和计算。