线性系统

指这样一种系统:输入参数的变化会引起输出参数成比例(线性)的变化(即每个参数的性能曲线斜率均为常数)。这种线性不取决于输入变化的大小,也不取决于输入的初始状态。在线性系统中,任一工作点处的性能都可以线性外推到任何其他工作点。

线性系统可用如下方程表征 —

\begin{align} \label{eq:14101a} Y = A_0 \, + A_1 \, X_1 \, + A_2 \, X_2 \, + ... \, + \, A_n \, X_n \end{align}

式中 —

\( Y \) = 因变量(输出性能)参数
\( X_1, \, X_2, \, ... X_n \) = 自变量(输入)参数
\( A_1, \, A_2, \, ... A_n \) = 取决于具体系统的比例常数

例如,杆中的轴向应变 \( \epsilon \) 与各输入参数(\( \sigma \)\( T \)\( E' \))的线性组合相关 —

\begin{align} \label{eq:14102a} \epsilon = \frac{\sigma}{E } \, + \, \alpha(T \, - \, T_0) \, + \, d_{33} \, E' \end{align}

式中 —

\( \epsilon \) = 轴向应变
\( \sigma \) = 轴向应力
\( E \) = 弹性模量
\( \alpha \) = 热膨胀系数
\( T \) = 温度
\( T_0 \) = 参考温度
\( d_{33} \) = 压电电荷常数
\( E' \) = 电场强度

式中 \( E' \)\( \alpha \)\( d_{33} \) 为比例常数。

当输入参数被限制在一定范围内时,许多非线性系统可以近似为线性系统。