डीएसपी में अस्थिर प्रणाली का सटीक अर्थ क्या है?


9

शारीरिक प्रणालियों में मैं समझता हूं कि स्थिरता या अस्थिरता का अर्थ क्या है। उदाहरण के लिए एक ऑपरेशनल एम्पलीफायर, यदि सकारात्मक प्रतिक्रिया में काम करना या तो संतृप्त करना या शुरू करना होगा (अर्थात कोई स्थिर स्थिति नहीं होगी)। मेरे लिए यह स्पष्ट है।

लेकिन मैं यह समझने में असमर्थ हूं कि जब हम IIR फ़िल्टर (या कोई अन्य डिजिटल सिस्टम) कहते हैं, तो वास्तव में हमारा क्या मतलब है, बहुत अस्थिर हो सकता है।

  • डिजिटल सिग्नल प्रॉसेसर के अंदर वास्तव में क्या होता है, शारीरिक रूप से आउटपुट में क्या होता है?
  • इस संदर्भ में अस्थिर प्रणाली से वास्तव में हमारा क्या अभिप्राय है?

जवाबों:


6

अस्थिरता का अर्थ आमतौर पर होता है और एक बंधे हुए इनपुट के लिए निर्बाध आउटपुट। दूसरे शब्दों में, आउटपुट, एक फ़िल्टर असीम रूप से बड़ा हो सकता है, हालांकि इनपुट पूरी तरह से ठीक है और "सामान्य" आकार का है। एक साधारण उदाहरण अंतर समीकरण होगाy[n]=एक्स[n]+y[n-1]। यदि हम चरण प्रतिक्रिया की गणना करते हैं, अर्थातएक्स[n]=यू[n], हम y [0] = 1, y [1] = 2, y [2] = 3 ... आउटपुट असीम रूप से बढ़ता है, हालांकि इनपुट एक पूरी तरह से व्यवहार संकेत है, जो 1 से घिरा है।


4

एक अस्थिर IIR फ़िल्टर एक अस्थिर op-amp सर्किट की तरह ही कार्य करेगा, सिवाय इसके कि इनपुट और आउटपुट वोल्टेज की बजाय संख्याओं की धाराएँ हैं।

तो आउटपुट दोलन कर सकता है, एक न्यूनतम / अधिकतम मूल्य पर अटक सकता है, या आमतौर पर केवल उखड़ सकता है। अस्थिर ओप-amp सर्किट की तरह, यह कुछ इनपुट के लिए काम कर सकता है और दूसरों के लिए दोलन कर सकता है।

बहुत ज्यादा किसी भी प्रकार की प्रणाली जहां प्रतिक्रिया शामिल है, अस्थिर हो सकती है अगर इसे गलत बनाया गया हो। इसका कारण यह है कि आउटपुट में से कुछ इनपुट में फीड होता है (इसलिए फीडबैक हो रहा है!), इसलिए एक अस्थिर प्रणाली अधिक से अधिक तब तक खिलाती रहेगी जब तक वह पागल न हो जाए।

IIR फिल्टर बनाम op-amp फिल्टर के बारे में कुछ खास नहीं है - इन दोनों में फीडबैक है, और दोनों ध्रुवों के आधार पर स्थिर या अस्थिर हो सकते हैं, जो एक ट्रांसफर फ़ंक्शन के फीडबैक भाग का प्रतिनिधित्व करते हैं।

यह वास्तव में एक एफआईआर डिजिटल फिल्टर और एक आईआईआर डिजिटल फिल्टर के बीच अंतर है: एफआईआर फिल्टर की कोई प्रतिक्रिया नहीं होती है, इसलिए वे कभी भी अस्थिर नहीं हो सकते हैं (यहां व्यापार यह है कि एक समान एफआईआर फिल्टर आमतौर पर एक टन अधिक गणना लेता है)। वे आईआईआर की तरह फीडबैक (और शायद कुछ फीड-फॉरवर्ड) के बजाय मूल रूप से शुद्ध फीड-फॉरवर्ड हैं।


2

एक IIR फ़िल्टर में डंडे होते हैं, जिसका अर्थ है कि यह सिस्टम आउटपुट से प्रतिक्रिया करता है जो इसके आउटपुट कंप्यूटेशन में कारक है। एक असतत समय प्रणाली के डंडे में सिस्टम स्थिर होने के लिए 1 से छोटा पूर्ण परिमाण होना चाहिए। यह ध्रुव के समतल क्षेत्र में एक इकाई वृत्त के अंदर गिरने के लिए समान है (आमतौर पर सिस्टम के z डोमेन स्थानांतरण फ़ंक्शन से जुड़े z समतल का जिक्र है)।

"वास्तविक दुनिया" सिस्टम के लिए अनुरूप स्थिति (सिस्टम जो निरंतर गुणांक वाले रैखिक अंतर समीकरणों द्वारा मॉडलिंग की जा सकती है - इस प्रकार लैप्लस डोमेन या एस डोमेन में एक ट्रांसफर फ़ंक्शन द्वारा दर्शाया जा सकता है), यह है कि सिस्टम ट्रांसफर के डंडे S विमान के बाएँ हाथ की ओर हो।

असतत समय प्रणालियों के लिए, यदि पोल यूनिट सर्कल के बाहर हैं, तो आंतरिक रूप से और साथ ही सिस्टम आउटपुट को बाध्य किए बिना मानों का प्रतिनिधित्व किया जा सकता है। यदि पोल यूनिट सर्कल पर स्थित हैं, तो सिस्टम के साथ-साथ आउटपुट को भी दोलन कर सकते हैं।

एक स्थिर प्रणाली के लिए, आंतरिक मान और सिस्टम आउटपुट सिस्टम इनपुट के एक फ़ंक्शन होने की उम्मीद है। यह ऐसा नहीं होगा यदि सिस्टम ऑसिलेटरी है या इसमें ऐसे मान हैं जो आंतरिक मूल्यों (रजिस्टर फ़्लो) का प्रतिनिधित्व करने के लिए उपयोग किए जाने वाले नंबरों के आकार से अधिक है।

यदि पोल यूनिट सर्कल के बहुत करीब हैं, तो सिस्टम मामूली रूप से स्थिर हो सकता है। क्या ऐसे मामले हैं, सिस्टम कुछ सीमित परिस्थितियों के लिए व्यवहार कर सकता है, लेकिन अन्य स्थितियों के लिए अनियंत्रित हो सकता है। इसका कारण यह है कि डीएसपी सिस्टम स्वाभाविक रूप से गैर-रैखिक हैं। आंतरिक मानों को अक्सर निश्चित बिंदु अंकगणित का उपयोग करके दर्शाया जाता है और हमेशा परिमित आकार के रजिस्टरों में संग्रहीत किया जाता है, इसलिए यदि अधिकतम मूल्यों का प्रतिनिधित्व किया जा सकता है, तो सिस्टम एक गैर रेखीयता का अनुभव करता है। डीएसपी सिस्टम की एक और विशेषता यह है कि सिग्नल निर्धारित किए जाते हैं। सिग्नल मात्रा का ठहराव सिस्टम में निम्न स्तर के गैर-रैखिक प्रभाव जोड़ता है। परिमाणीकरण त्रुटि को अक्सर शोर के रूप में चित्रित किया जाता है, लेकिन इसे सिस्टम मानों के साथ सहसंबद्ध बनाया जा सकता है और परिणामस्वरूप दोलनों को सीमा चक्र कहा जा सकता है।

निश्चित बिंदु अभ्यावेदन में संतृप्ति (पूर्ण अधिकतम मूल्यों को मारना) से बचने के लिए देखभाल की जानी चाहिए। आम तौर पर इसे बेहतर माना जाता है, अगर निरपेक्ष मूल्यों को पार कर लिया जाए, तो यह है कि प्रतिनिधित्व मूल्य के एक संकेत के उलट होने के बजाय अधिकतम मूल्य पर आयोजित किया जाता है। इसे संतृप्ति सीमा कहा जाता है और यह सिस्टम व्यवहार को संरक्षित करने का एक बेहतर काम करता है जो साइन इनवर्स को अनुमति देता है।

सामान्य तौर पर एक अस्थिर डीएसपी प्रणाली आंतरिक मानदंड के कारण निश्चित मूल्य या अराजक तरीके से दोलन कर सकती है।


-1

जब कोई सिस्टम अस्थिर होता है, तो सिस्टम का आउटपुट अनंत हो सकता है, भले ही सिस्टम का इनपुट परिमित हो। यह कई व्यावहारिक समस्याओं का कारण बनता है। उदाहरण के लिए, एक रोबोट आर्म कंट्रोलर जो अस्थिर है वह रोबोट को खतरनाक तरीके से स्थानांतरित कर सकता है। इसके अलावा, जो सिस्टम अस्थिर होते हैं वे अक्सर एक निश्चित मात्रा में शारीरिक क्षति उठाते हैं, जो महंगा हो सकता है। बहरहाल, कई प्रणालियाँ स्वाभाविक रूप से अस्थिर हैं - एक लड़ाकू जेट, उदाहरण के लिए, या लिफ्टऑफ़ में एक रॉकेट, स्वाभाविक रूप से अस्थिर प्रणालियों के उदाहरण हैं। यद्यपि हम नियंत्रकों को डिज़ाइन कर सकते हैं जो सिस्टम को स्थिर करते हैं, यह समझना सबसे पहले महत्वपूर्ण है कि स्थिरता क्या है, यह कैसे निर्धारित किया जाता है, और यह क्यों मायने रखता है।


-1

एक प्रणाली को अस्थिर कहा जाता है यदि इसका आउटपुट एक लागू परिमित इनपुट संकेत के लिए अनंत है।

हमारी साइट का प्रयोग करके, आप स्वीकार करते हैं कि आपने हमारी Cookie Policy और निजता नीति को पढ़ और समझा लिया है।
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.