水工建築物安全係數

[拼音]:Z bianhuan

[英文]:Z-transformation

在離散系統分析中為簡化運算而建立的對函式序列的數學變換,其作用與拉普拉斯變換在連續系統分析中的作用很相似。Z變換對求解線性差分方程是一種簡單而有效的方法。在取樣控制理論中,Z變換是主要的數學工具。Z變換還在時間序列分析、 資料平滑、數字濾波等領域有廣泛的應用。當一個連續訊號x(t)通過每隔T秒鐘閉合一次的取樣開關時,就得到一個函式序列 x(kT)(k=0,1,2,…)。函式序列x(kT)在 0、T、2T、…時刻上具有與連續訊號x(t)相同的函式值,而在所有其他時刻上均恆為零。函式序列x(kT)的Z變換用X(z)表示,它的定義為

通常,稱X(z)為像函式,x(kT)為原函式。在Z變換中只考慮原函式在取樣時刻的值,所以連續函式x(t)及其函式序列x(kT)具有相同的像函式X(z)。

與拉普拉斯變換的關係

函式序列 x(kT)的拉普拉斯變換關係式為

由x(kT)的Z變換和拉普拉斯變換的關係式表明,兩者的區別僅在於,Z變換中採用的輔助復變數為z[z=exp(Ts)],而不是通常的復變數s。

Z正變換

由函式序列x(kT)確定對應像函式X(z)的變換過程,稱為Z正變換,簡稱Z變換。對任一函式序列x(kT),只要Z變換定義式右端的無窮級數收斂,像函式X(z)就必定存在。例如,

,

,

等。有關的書中常載有比較詳盡的Z變換表。

運算性質

由Z變換的定義式可以建立起原函式 x(kT)和像函式X (z)在運算上的對應關係。Z變換的運算性質主要有

Z

[ax(kT)]=aX(z),

Z

[x1(kT)+x2(kT)]=X1(z)+X2(z),

Z

[x(kT+T)]=zX(z)-zx(0)等。

Z反變換

從複函式X(z)確定對應函式序列x(kT)的計算過程稱為Z反變換。常用的Z反變換方法有三種。

(1)通過把X(z)展開成z-1的無窮項冪級數

X(z)=x(0)+x(T)z-1+x(2T)z-2+…

來定出 x(kT)在各個取樣時刻上的函式值x(0)、x(T)、x(2T)、…。

(2)把X(z)展開為部分分式和

並計算出常數ɑi和bi,再從Z變換表查出對應於每一個部分分式的原函式。函式序列 x(kT)即為各部分分式的原函式之和。

(3)計算反演積分式

參考書目

默斯著,葛明浩譯:《Z變換》,人民教育出版社,北京,1980。(E.J.Muth,Transform Methods with ApplicationsTo Engineering and Operations Research,Prentice-Hall,Inc.,New York,1977.)