पीआईडी ​​नियंत्रण में, ध्रुव और शून्य क्या दर्शाते हैं?


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जब भी मैं नियंत्रण के बारे में एक पाठ पढ़ता हूं (जैसे पीआईडी ​​नियंत्रण) में अक्सर 'पोल' और 'शून्य' का उल्लेख होता है। उनका क्या मतलब है? एक ध्रुव या एक शून्य का वर्णन किस भौतिक अवस्था में होता है?


मुझे याद है कि हमने उन सामानों को नियंत्रण में सीखा था, लेकिन मैं उन्हें भूल गया हूं। कुछ के बारे में जहां कुछ फ़ंक्शन 0 या इन्फिनिटी (शून्य और ध्रुवों) को प्राप्त होता है और यह कि शून्य से लेकर एस-स्पेस में ध्रुवों तक शुरू होने वाले कुछ वक्र थे (क्या लैपल्स के परिवर्तन के बाद?) या ऐसा कुछ। मुझे याद है कि आरेख सुंदर दिखते थे, लेकिन मुझे कुछ और याद नहीं है!
शाहबाज़

जवाबों:


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फ़ंक्शन जो वर्णन करता है कि सिस्टम के आउटपुट में सिस्टम मैप्स पर इनपुट कैसे ट्रांसफर फ़ंक्शन कहलाता है।T(x)

रैखिक प्रणालियों के लिए स्थानांतरण फ़ंक्शन को रूप में लिखा जा सकता है जहां N और D बहुपद हैं, अर्थात T ( x ) = N ( x )N(x)/D(x)ND

T(x)=N(x)D(x)

सिस्टम के शून्य के मान हैं जो कथन N ( x ) = 0 को संतुष्ट करते हैं । दूसरे शब्दों में वे बहुपद एन ( x ) की जड़ें हैं । जैसा कि एन ( एक्स ) । एक शून्य पर पहुंचता है, ट्रांसफर फ़ंक्शन का अंश (और इसलिए ट्रांसफर फ़ंक्शन स्वयं) मान 0 पर पहुंचता है।xN(x)=0N(x)N(x)

इसी प्रकार प्रणाली के ध्रुव के मान हैं जो कथन D ( x ) = 0 को संतुष्ट करते हैं । दूसरे शब्दों में वे बहुपद D ( x ) की जड़ें हैं । जब D ( x ) एक ध्रुव के पास पहुंचता है, तो ट्रांसफर फ़ंक्शन का भाजक शून्य के करीब पहुंच जाता है, और ट्रांसफर फ़ंक्शन का मान अनंत तक पहुंच जाता है।xD(x)=0D(x)D(x)

डंडे और शून्य हमें समझने की अनुमति देते हैं कि एक सिस्टम विभिन्न इनपुट पर कैसे प्रतिक्रिया देगा। शून्य आवृत्ति को अवरुद्ध करने की उनकी क्षमता के लिए दिलचस्प हैं, जबकि डंडे हमें सिस्टम की स्थिरता के बारे में जानकारी प्रदान करते हैं। आमतौर पर हम कॉम्प्लेक्स प्लेन में डंडे और शून्य की साजिश रचते हैं और हम कहते हैं कि एक सिस्टम बाउंड-इनपुट बाउंड-आउटपुट (BIBO) स्थिर है यदि पोल कॉम्प्लेक्स प्लेन (LHP - लेफ्ट हाफ प्लेन) के बाएं आधे हिस्से में स्थित हैं।

अंत में, जब हम एक नियंत्रक डिजाइन करते हैं तो हम प्रभावी डिजाइन मानकों को प्राप्त करने के लिए डंडे और शून्य में हेरफेर करते हैं।


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धन्यवाद, लेकिन मुझे समझ में नहीं आता है। क्या आप समझा सकते हैं कि एक नियंत्रण संदर्भ में शून्य और ध्रुव का क्या मतलब है?
राकेटमग्नेट

मैंने आपके अनुरोध के अनुसार थोड़ा और जोड़ा है। मुझे आशा है कि वह मदद करेंगे।
डेमनमेकर

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मुझे लगता है कि यहाँ @Rocketmagnet समस्या यह है कि यह एक बहुत व्यापक विषय है। मैं शायद इसे श्रेणी में रखूंगा यदि आप एक पूरी पुस्तक की कल्पना कर सकते हैं जो आपके प्रश्न का उत्तर देती है, तो आप बहुत अधिक पूछ रहे हैं
मार्क बूथ

बिछाने वाले व्यक्ति के लिए, आपको यह भी स्पष्ट करना होगा कि इनपुट और आउटपुट यहां लाप्लास डोमेन में हैं। जैसा कि मार्क बूथ ने कहा है, कि पोल और शून्य का मामला नियंत्रण में है, जटिल समोच्च एकीकरण के कारण है, और यह तथ्य कि लैप्लस डोमेन में अंतर समीकरणों को बीजीय समीकरणों में बदल दिया जा सकता है। डंडे को दोनों के चरित्र के रूप में सोचा जा सकता है कि सिस्टम समय (तरंग) में कितना दोलन करता है, और यह समय में कैसे तेजी से क्षय या बढ़ता है। कुल मिलाकर, हालांकि, अंतर्ज्ञान को सीखना चाहिए, और एक त्वरित और तेज़ शारीरिक स्पष्टीकरण नहीं है ...
daaxix

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ये बहुपद हस्तांतरण कार्यों पाए जाते हैं, जब आप एक प्रदर्शन लाप्लास बदलने कुछ रेखीय समीकरण है जो या तो वास्तव में अपने रोबोट का वर्णन करता है या करने का परिणाम है पर linearizing कुछ वांछित राज्य में रोबोट की गतिशीलता। उस राज्य के चारों ओर एक "टेलर विस्तार" की तरह सोचें।

लाप्लास परिवर्तन फूरियर रूपांतरण का सामान्यीकरण है उन कार्यों के लिए जो आवधिक नहीं हैं। इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग में, लैप्लस परिवर्तन को आवृत्ति डोमेन में सिस्टम के प्रतिनिधित्व के रूप में व्याख्या की जाती है , अर्थात यह वर्णन करता है, कि कैसे सिस्टम इनपुट सिग्नल से किसी भी आवृत्तियों को प्रसारित करता है। शून्य फिर आवृत्तियों का वर्णन करते हैं जो संचरित नहीं होते हैं। और जैसा कि पहले ही डोमेनमेकर द्वारा उल्लेख किया गया है, सिस्टम की स्थिरता पर विचार करते समय डंडे महत्वपूर्ण हैं: सिस्टम का स्थानांतरण फ़ंक्शन ध्रुवों के पास अनंतता में जाता है।

नियंत्रण संदर्भ में उनका क्या अर्थ है:

डंडे : वे आपको बताते हैं, अगर एक प्रणाली (वह भी एक नई प्रणाली हो सकती है, जिसमें आपने एक नियंत्रण कानून के साथ एक प्रतिक्रिया लूप डाला है) स्थिर है या नहीं। आमतौर पर आप चाहते हैं कि एक प्रणाली स्थिर हो। इसलिए, आप चाहते हैं कि सिस्टम के सभी डंडे बाएं आधे विमान में हों (यानी डंडे के असली हिस्से शून्य से छोटे होने चाहिए)। ध्रुव आपके सिस्टम मैट्रिक्स के आइगेनवैल्यूज़ हैं । वे बाएं आधे तल पर कितनी दूर हैं, आपको बताता है कि सिस्टम कितनी तेजी से इसे आराम करने की स्थिति में परिवर्तित करता है। आगे वे काल्पनिक धुरी से दूर हैं, सिस्टम जितनी तेजी से परिवर्तित होता है।

शून्य : वे सुविधाजनक हो सकते हैं यदि आपके पास दाहिने आधे विमान पर या अभी भी बाएं आधे विमान पर एक पोल है, लेकिन काल्पनिक अक्ष के बहुत करीब: आपके सिस्टम के चतुर संशोधन से, आप शून्य को शिथिल करने के लिए अपने अवांछित ध्रुवों पर स्थानांतरित कर सकते हैं। उन्हें


क्या आप इसे दर्शाने के लिए कुछ चित्र जोड़ सकते हैं?
इयान

मेरी लंबी अनुपस्थिति के लिए क्षमा करें। वर्तमान में मुझे बहुत सारे अध्ययन कार्य करने हैं। यदि अभी भी वांछित है, तो मेरे पास एक समय हो सकता है जैसे ही मेरे पास इसके लिए समय होगा।
डैनियल एबर्ट्स

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जो कहा गया है, उसके विपरीत, ध्रुव / शून्य रद्दीकरण कभी भी नहीं किया जाता है जब पौधे के ध्रुव को आरएचपी में निहित किया जाता है। इसका कारण यह है कि ध्रुव और शून्य के बीच एक बहुत छोटा अंतर भी सत्यानाश करने के लिए बढ़ा दिया गया है और सिस्टम प्रतिक्रिया को विचलन बना देगा। याद रखें: कभी नहीं !
उगो पट्टिनी

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मैं वास्तव में ट्रांसफर फ़ंक्शन के शून्य के लिए नहीं बोल सकता, लेकिन ट्रांसफर फ़ंक्शन के ध्रुवों की निश्चित रूप से एक सार्थक व्याख्या है।

इस व्याख्या को समझने के लिए, आपको यह याद रखना होगा कि जिस प्रणाली को हम नियंत्रित करना चाहते हैं, वह वास्तव में दो चीजों में से एक है: या तो एक अंतर समीकरण या एक अंतर समीकरण। या तो मामले में, इन समीकरणों को हल करने के लिए सामान्य दृष्टिकोण उनके आइजनवेल्यूज़ को निर्धारित करना है। अधिक महत्वपूर्ण बात यह है कि जब सिस्टम लीनियर होता है, तो अंतर / अंतर समीकरण के eigenvalues ​​अंतरण फ़ंक्शन के ध्रुवों के अनुरूप होते हैं। इसलिए, ध्रुवों को प्राप्त करके, आप वास्तव में मूल समीकरण के स्वदेशी प्राप्त कर रहे हैं। यह मूल समीकरण (मेरी राय में) के स्वदेशी हैं जो वास्तव में सिस्टम की स्थिरता का निर्धारण करते हैं; यह सिर्फ एक अद्भुत संयोग है कि एक रेखीय प्रणाली के ध्रुव मूल समीकरण के बिल्कुल स्वदेशी हैं।

इसे समझने के लिए, दो मामलों पर अलग से विचार करें:

केस 1: डिफरेंशियल इक्वेशन

x(t)=Ceλtλ x(t)0tRe(λ)<0Re(λ)0eλt

केस 2: अंतर समीकरण

xt=Cλtλ xt0t|λ|<1|λ|1λt

या तो मामले में, सिस्टम फ़ंक्शन के ध्रुवों और (समरूप) अंतर / अंतर समीकरण के eigenvalues ​​बिल्कुल एक ही बात हैं! मेरी राय में, यह मुझे और अधिक समझ में आता है ध्रुवों की प्रतिध्वनि के रूप में व्याख्या करने के लिए क्योंकि eigenvalues ​​एक अधिक प्राकृतिक फैशन में स्थिरता की स्थिति की व्याख्या करते हैं।

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