Die Systemanalyse im Feld der Elektrotechnik charakterisiert elektrische Systeme und ihre Eigenschaften. Systemanalyse kann verwendet werden, um fast irgendetwas vom Bevölkerungswachstum bis Audiosprecher zu vertreten, Elektroingenieure verwenden es häufig wegen seiner direkten Relevanz zu vielen Gebieten ihrer Disziplin, geben am meisten namentlich in einer Prozession gehenden und Nachrichtensystemen Zeichen.

Charakterisierung von Systemen

Ein System wird dadurch charakterisiert, wie es antwortet, um Signale einzugeben. Im Allgemeinen hat ein System ein oder mehr Eingangssignale und ein oder mehr Produktionssignale. Deshalb ist eine natürliche Charakterisierung von Systemen dadurch, wie viele Eingänge und Produktionen sie haben:

• SISO (einzelner Eingang, einzelne Produktion)
• SIMO (einzelner Eingang, vielfache Produktionen)
• MISO (vielfache Eingänge, einzelne Produktion)
• MIMO (vielfache Eingänge, vielfache Produktionen)

Es ist häufig nützlich (oder notwendig), ein System in kleinere Stücke für die Analyse zu zerbrechen. Deshalb können wir ein SIMO System als vielfache SISO Systeme (ein für jede Produktion), und ähnlich für ein MIMO System betrachten. Bei weitem ist der größte Betrag der Arbeit in der Systemanalyse mit SISO Systemen gewesen, obwohl viele Teile innerhalb von SISO Systemen vielfache Eingänge (wie Vipern) haben.

Signale können dauernd oder rechtzeitig getrennt, sowie dauernd oder in den Werten getrennt sein, die sie zu jeder vorgegebenen Zeit nehmen:

• Signale, die rechtzeitig dauernd und im Wert dauernd sind, sind als analoge Signale bekannt.
• Signale, die rechtzeitig getrennt und im Wert getrennt sind, sind als Digitalsignale bekannt.
• Signale, die rechtzeitig getrennt und im Wert dauernd sind, werden Signale der diskreten Zeit genannt. Während wichtig, mathematisch sind Systeme, die Signale der diskreten Zeit bearbeiten, schwierig physisch zu begreifen. Die Methoden, die entwickelt sind, um Signale der diskreten Zeit und Systeme zu analysieren, werden gewöhnlich auf digitale und analoge Signale und Systeme angewandt.
• Signale, die rechtzeitig dauernd und im Wert getrennt sind, werden manchmal in der Timing-Analyse von Logikstromkreisen gesehen, aber haben wenig zu keinem Gebrauch in der Systemanalyse.

Mit dieser Kategorisierung von Signalen kann ein System dann charakterisiert werden, betreffs dessen Typs von Signalen es sich befasst:

• Ein System, das analogen Eingang und analoge Produktion hat, ist als ein analoges System bekannt.
• Ein System, das Digitaleingang und Digitalproduktion hat, ist als ein Digitalsystem bekannt.
• Systeme mit analogem Eingang und Digitalproduktion oder Digitaleingang und analoger Produktion sind möglich. Jedoch ist es gewöhnlich am leichtesten, diese Systeme für die Analyse in ihre analogen und digitalen Teile, sowie das notwendige Analogon zum digitalen oder digitalen zum analogen Konverter zu zerbrechen.

Eine andere Weise, Systeme zu charakterisieren, ist dadurch, ob ihre Produktion zu jeder vorgegebenen Zeit nur vom Eingang damals oder vielleicht vom Eingang in einer Zeit mit der Vergangenheit abhängt (oder mit der Zukunft!).

• Systeme von Memoryless hängen von keinem vorigen Eingang ab.
• Systeme mit dem Gedächtnis hängen wirklich von vorigem Eingang ab.
• Kausale Systeme hängen von keinem Zukunft-Eingang ab.
• Nichtkausale oder vorwegnehmende Systeme hängen wirklich von zukünftigem Eingang ab.
• :Note: Es ist nicht möglich, eine nichtkausale Systembedienung in "der Echtzeit" physisch zu begreifen. Jedoch, von der Einstellung der Analyse, sind sie aus zwei Gründen wichtig. Erstens ist das ideale System für eine gegebene Anwendung häufig ein nichtkausales System, der, obwohl nicht physisch möglich Scharfsinnigkeit ins Design eines derivated kausalen Systems geben kann, um einen ähnlichen Zweck zu vollbringen. Zweitens gibt es Beispiele, wenn ein System in "der Echtzeit" nicht funktioniert, aber "offline" durch einen Computer, wie Postverarbeitung einer Audio- oder Videoaufnahme eher vorgetäuscht wird.
• :Further, einige nichtkausale Systeme können in der Pseudoechtzeit durch das Einführen des Zeitabstandes funktionieren: Wenn ein System von Eingang seit 1 Sekunde in der Zukunft abhängt, kann es in Realtime mit dem 1 zweiten Zeitabstand in einer Prozession gehen.

Analoge Systeme mit dem Gedächtnis können weiter, wie zusammengelegt oder verteilt klassifiziert werden. Der Unterschied kann durch das Betrachten der Bedeutung des Gedächtnisses in einem System erklärt werden. Die zukünftige Produktion eines Systems mit dem Gedächtnis hängt von zukünftigem Eingang und mehreren Zustandsgrößen, wie Werte des Eingangs oder der Produktion in verschiedenen Zeiten mit der Vergangenheit ab. Wenn die Zahl von Zustandsgrößen, die notwendig sind, um zukünftige Produktion zu beschreiben, begrenzt ist, wird das System zusammengelegt; wenn es unendlich ist, wird das System verteilt.

Schließlich können Systeme durch bestimmte Eigenschaften charakterisiert werden, die ihre Analyse erleichtern:

• Ein System ist geradlinig, wenn es die Überlagerung und kletternden Eigenschaften hat. Ein System, das nicht geradlinig ist, ist nichtlinear.
• Wenn die Produktion eines Systems ausführlich rechtzeitig nicht abhängt, wie man sagt, ist das System Zeit-Invariant; sonst ist es zeitverschiedener

Wie man

• sagt, ist ein System, das immer dieselbe Produktion für einen gegebenen Eingang erzeugen wird, deterministisch.

Wie man

• sagt, ist ein System, das verschiedene Produktionen für einen gegebenen Eingang erzeugen wird, stochastisch.

Es gibt viele Methoden der Analyse entwickelt spezifisch für das geradlinige Zeit-Invariant (LTI) deterministische Systeme. Leider, im Fall von analogen Systemen, werden keine dieser Eigenschaften jemals vollkommen erreicht. Linearität deutet an, dass die Operation eines Systems zu willkürlich großen Umfängen erklettert werden kann, der nicht möglich ist. Zeit-Invariance wird durch Alterseffekten verletzt, die die Produktionen von analogen Systemen mit der Zeit (gewöhnlich Jahre oder sogar Jahrzehnte) ändern können. Thermalgeräusch und andere zufällige Phänomene stellen sicher, dass die Operation jedes analogen Systems etwas Grad des stochastischen Verhaltens haben wird. Trotz dieser Beschränkungen, jedoch, ist es gewöhnlich angemessen anzunehmen, dass Abweichungen von diesen Idealen klein sein werden.

LTI Systeme

Wie oben erwähnt gibt es viele Methoden der Analyse entwickelt spezifisch für LTI Systeme. Das ist wegen ihrer Einfachheit der Spezifizierung. Ein LTI System wird durch seine Übertragungsfunktion völlig angegeben (der eine vernünftige Funktion für LTI digitale und zusammengelegte analoge Systeme ist). Wechselweise können wir an ein LTI System denken, das durch seine Frequenzantwort völlig wird angibt. Eine dritte Weise, ein LTI System anzugeben, ist durch seine charakteristische lineare Differenzialgleichung (für analoge Systeme) oder geradlinige Unterschied-Gleichung (für Digitalsysteme). Welche Beschreibung am nützlichsten ist, hängt von der Anwendung ab.

Die Unterscheidung zwischen zusammengelegten und verteilten LTI Systemen ist wichtig. Ein zusammengelegtes LTI System wird durch eine begrenzte Zahl von Rahmen angegeben, es die Nullen und Pole seiner Übertragungsfunktion oder die Koeffizienten seiner Differenzialgleichung sein, wohingegen die Spezifizierung eines verteilten LTI Systems eine ganze Funktion verlangt

Siehe auch

Wichtige Konzepte in der Systemanalyse

• Übertragungsfunktion
• LTI Systemtheorie
• Feed-Back und BIBO Stabilität
• Frequenzantwort
• Vergängliches und Steady-Stateverhalten
• Filter
• Geräusch (Physik)
• Gestaltet um
• Fourier verwandelt sich: Dauernder Fourier verwandelt sich, & Getrennter Fourier gestalten um
• Laplace gestalten um
• Z-transform
• Informationstheorie

Zusammenhängende Felder

• Regelsystem und Steuerungstheorie
• Digitalsignal, das in einer Prozession geht
• Digitalimage, das in einer Prozession geht
• Fernmeldewesen