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非最小相位系统的相关概念

(2009-05-10 17:44:57)
标签:

最小相位

杂谈

分类: 学习

   (个人总结+互联网资料整理)

    从传递函数角度看,如果说一个环节的传递函数的极点和零点的实部全都小于或等于零,则称这个环节是最小相位环节.

    如果传递函数中具有正实部的零点或极点,或有延迟环节,这个环节就是非最小相位环节.
    对于闭环系统,如果它的开环传递函数极点或零点的实部小于或等于零,则称它是最小相位系统.

    如果开环传递函中有正实部的零点或极点,或有延迟环节,则称系统是非最小相位系统.因为若把延迟环节用零点和极点的形式近似表达时(泰勒级数展开),会发现它具有正实部零点.
    最小相位系统具有如下性质:
1,最小相位系统传递函数可由其对应的开环对数频率特性唯一确定;反之亦然.

2,最小相位系统的相频特性可由其对应的开环频率特性唯一确定;反之亦然.

3,在具有相同幅频特性的系统中,最小相位系统的相角范围最小.

    非最小相位系统的响应曲线会出现负调现象。

  


 

  

    一个稳定系统,若其传递函数在右半s平面无零点,也称最小相位系统。

    由此可知,最小相位系统的传递函数在右半s平面既无极点,也无零点。

最小相位系统特点:

    特点1:

    如果两个系统有相同的幅频特性,那么对于大于零的任何频率,最小相位系统的相角总小于非最小相位系统

    特点2:

    最小相位系统的幅频特性和相频特性直接关联,也就是说,一个幅频特性只能有一个相频特性与之对应,一个相频特性只能有一个幅频特性与之对应。对于最小相位系统,只要根据对数幅频曲线就能写出系统的传递函数。

最小相位系统判断方法:

    判断系统是否为最小相位系统的简单方法是:如果两个系统的传递函数分子和分母的最高次数都分别是m,n,则频率ω趋于无穷时,两个系统的对数幅频曲线斜率均为-20(n-m)dB/dec但对数相频曲线却不同:最小相位系统趋于-90°(n-m),而非最小相位系统却不这样

 

  


 

  

    非最小相位系统,传递函数中至少有一个极点或零点的实部值为正值的一类线性定常系统。反之,当系统的所有极点和零点的实部均为负值时,称为最小相位系统

    在具有相同幅频特性的系统中,最小相位系统的相角变化范围为最小。最小相位和非最小相位之名即出于此。

    最小相位系统的幅频特性和相频特性之间存在确定的对应关系。两个特性中,只要一个被规定,另一个也就可唯一确定。然而,对非最小相位系统,却不存在这种关系。

    非最小相位系统的一类典型情况包含非最小相位元件的系统或某些局部小回路为不稳定的系统;另一类典型情况为时滞系统。非最小相位系统的过大的相位滞后使得输出响应变得缓慢。因此,若控制对象是非最小相位系统,其控制效果特别是快速性一般比较差,而且校正也困难较好的解决办法是设法取一些其他信号或增加控制点。例如在大型锅炉汽包的水位调节中增加一个蒸汽流量的信号,形成所谓的双冲量调节。

 

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