拉普拉斯變換:不連續與脈衝強迫
終值定理(final value theorem)
初值定理的鏡像問相反的問題:函數最終落在何處?若系統達到穩態,終值定理就直接從變換 F(s) 讀出這個長期的值——只要看 F(s) 在 s 趨近零時的行為,也就是 s 域的小 s 端。
定理說:t 趨於無窮時 f(t) 的極限,等於 s 趨於零時 s F(s) 的極限。這個配對與初值定理相反:變換裡的小 s 對應時域裡的大 t,因為 e^(-st) 衰減最慢、存活最久的部分由 s 接近零所主宰。所以在 s = 0 附近求 s F(s),捕捉的是函數的最終歸宿。你同樣乘上 s 來抵消 1/s 尺度,但這次把極限往下取到零,而非往上取到無窮。
這在控制與電路中極其有用:它一步給出系統最終、安定下來的輸出(穩態響應),不必計算完整的暫態歷史——控制器的穩態誤差、電容上的最終電荷、安定下來的溫度。但它帶著嚴格的警告,因為對任何實際上不會安定的系統,它會悄悄給出一個錯誤的數字。
對 X(s) = 5/(s(s + 2))(一個趨於常數的系統),s X(s) = 5/(s + 2),當 s → 0 時 → 5/2,故 x(∞) = 2.5。
乘以 s,把 s 送向零,穩態值就出現——前提是系統真的會安定下來。
終值定理僅在 s F(s) 的所有極點都嚴格位於左半平面時才成立(允許 s = 0 處單一個極點除外)。盲目套用到振盪或增長的系統,它會回傳一個自信卻無意義的數字——例如它會「預測」sin(t) 趨於 0。
又称
另见