Guadagno e margine di fase di un sistema


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Ho il seguente sistema (vedi immagine). Nel calcolo del guadagno e dei margini di fase, dovrei considerare $ L = GK $ come la funzione di trasferimento a ciclo aperto? In tal caso, che differenza ha la funzione di trasferimento $ H $ applicata sul riferimento $ r $ al guadagno e ai margini di fase?

Closed loop system


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Vi preghiamo di fornirci un po 'più di informazioni sul vostro problema in modo che possiamo aiutarvi in ​​modo più accurato. Inoltre, si legge come un problema di compiti a casa. Se è così, per favore identificalo come tale nel corpo della tua domanda.
grfrazee

In primo luogo, questo non è un problema di compiti a casa - sto solo cercando di approfondire la mia comprensione dell'argomento. Per lo sfondo, mi capita di avere un sistema che sembra un diagramma a blocchi nell'immagine, e mi interessa la sua stabilità, e solo vagare quale effetto ha la funzione di trasferimento H (se presente) sul risultato.
montyynis

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@montyynis - I problemi per i compiti a casa sono consentiti, ma chiediamo che vengano annotati perché possono influenzare le risposte fornite. Le soluzioni del mondo reale tendono ad essere un po 'più confuse e devono tenere conto di ulteriori fattori che i problemi idealizzati non devono affrontare.
GlenH7

Risposte:


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No, non è necessario considerare $ H $ quando si pensa alla stabilità del loop. L'algebra del ciclo mostra perché: $$ y = KG (\ eta H-y) \ qquad \ rightarrow \ qquad y = \ left (\ frac {KG} {1 + KG} \ right) \ \ eta H $$ La parte tra parentesi è solo la funzione di trasferimento standard del ciclo. Il concetto di guadagno e margine di fase deriva dal considerare che il guadagno complessivo diventa infinito (o molto grande) se $ KG $ equivale (o si avvicina a) -1. scrittura $$ KG = Ae ^ {i \ phi} $$ mostra che questo può accadere se il guadagno $ A $ è troppo vicino a 1 quando la fase $ \ phi $ è troppo vicina a 180 °. $ H $ e $ \ eta $ non giocano alcun ruolo in questa considerazione.


@Suba I (forse ovviamente) non sono d'accordo con te. Potresti approfondire cosa intendi per "la più basilare definizione di guadagno e margini di fase". Semplicemente dicendo che ha a che fare con fase e guadagno frequenze di crossover non dice molto.
Chris Mueller

Le definizioni (da Ogata): "Il margine di guadagno è il reciproco della magnitudine alla frequenza con cui l'angolo di fase è -180 gradi." "Il margine di fase è quella quantità di ritardo di fase addizionale alla frequenza di crossover del guadagno necessaria per portare il sistema sull'orlo della stabilità." La tua analisi che inizia con $ 1 + G K = 0 $ è valida quando $ H = 1 $, non altrimenti.
Suba Thomas

Quelle definizioni sono solo ri-parole (con un linguaggio più elaborato) di quelle che io do. La tua analisi è, purtroppo, errata.
Chris Mueller

Mi dispiace, ma non hai dato alcuna definizione. Non hai mostrato come la tua analisi segue dalla definizione di Ogata. E non hai nemmeno mostrato come sia sbagliata la mia analisi. :)
Suba Thomas

Non ho aggiornato la mia risposta e i miei commenti. Sono d'accordo che la tua conclusione sia corretta (solo a causa di cancellazioni pole-zero), e quindi non sono d'accordo sul fatto che puoi ignorare completamente $ H $ quando cerchi di interpretare il significato dei margini che sono calcolati.
Suba Thomas

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Per calcolare il guadagno e i margini di fase, dobbiamo prima determinare il guadagno del ciclo da $ r \ a y $. Lo schema a blocchi è equivalente al seguente.

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Ora è semplice calcolare il guadagno del ciclo da $ r \ a y $ e risulta $ L = \ frac {H K G} {H} $, e con cancellazioni polo-zero si semplifica a $ L = K G $.

Quindi $ H $ non influisce sui margini di stabilità, perché si annulla. Tuttavia, $ H $ influisce sulla stabilità. Se vuoi determinare se è minima o meno, usa $ L = \ frac {H K G} {H} $ prima della cancellazione. Ad esempio, se $ H $ è una fase non minima e $ G $ e $ K $ sono fasi minime e i margini di guadagno e di fase risultano positivi, non dimenticare che stai affrontando una fase non minima sistema.


Stai sostenendo che le caratteristiche del segnale di riferimento $ r $ influenzano la stabilità del ciclo che non è vero per un sistema lineare tempo-invariante. Cosa succede se $ r $ è un segnale che proviene da un altro filtro prima di essere passato a $ H $, cioè $ r = Qr_0 $? Sarebbe anche necessario includere $ Q $ nell'analisi di stabilità?
Chris Mueller

Non ho fatto riferimento a $ r $.
Suba Thomas

Ma per quanto riguarda $ Q $ nel mio esempio; è anche rilevante per la stabilità del circuito?
Chris Mueller

Dipende da cosa stiamo analizzando. L'OP ha richiesto margini di stabilità per il sistema $ r \ y $. Se sei cosa analizzare da qualche altro input upstream che include Q, allora sì, devi tenerlo presente. La tua analisi parte essenzialmente dal segnale di uscita di $ H $.
Suba Thomas

"La tua analisi parte essenzialmente dal segnale di uscita di $ H $." Hai centrato esattamente il mio punto. Come fa il ciclo continuo (che non include $ H $) avere informazioni su come appare il segnale prima di $ H $? Qual è la differenza tra l'applicazione di un segnale $ r $, un segnale $ rH $ o un segnale $ rQH $? Sono tutti fuori dal giro.
Chris Mueller
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