ความแตกต่างระหว่างการตอบสนองตามธรรมชาติและการตอบสนองแบบบังคับ?


11

การอ้างอิง

โพสต์ที่สองบนEdaBoard.com

การตอบสนองเวลาของระบบคือการวิวัฒนาการเวลาของตัวแปร ในวงจรนี่จะเป็นรูปคลื่นของแรงดันไฟฟ้าและกระแสกับเวลา

การตอบสนองตามธรรมชาติคือการตอบสนองของระบบต่อสภาพเริ่มต้นโดยที่แรงภายนอกทั้งหมดตั้งค่าเป็นศูนย์ ในวงจรนี่จะเป็นการตอบสนองของวงจรที่มีเงื่อนไขเริ่มต้น (กระแสเริ่มต้นในตัวเหนี่ยวนำและแรงดันเริ่มต้นบนตัวเก็บประจุเป็นต้น) โดยแรงดันไฟฟ้าอิสระทั้งหมดถูกตั้งค่าเป็นศูนย์โวลต์ (ลัดวงจร) และแหล่งกำเนิดกระแสไฟฟ้า ) การตอบสนองตามธรรมชาติของวงจรจะถูกกำหนดโดยค่าคงที่เวลาของวงจรและโดยทั่วไปของรากของสมการลักษณะ (ขั้ว)

การตอบสนองแบบบังคับคือการตอบสนองของระบบต่อสิ่งเร้าภายนอกโดยไม่มีเงื่อนไขเริ่มแรก ในวงจรนี่จะเป็นการตอบสนองของวงจรต่อแรงดันไฟฟ้าภายนอกและการบังคับให้ฟังก์ชั่นแหล่งกระแสในปัจจุบัน ... อ่านต่อ

คำถาม

  1. จะมีการตอบสนองตามธรรมชาติได้อย่างไร? ต้องป้อนข้อมูลบางอย่างเพื่อสร้างผลลัพธ์หรือไม่ วิธีที่ฉันเห็นมันเป็นเหมือนการเปลี่ยนสายน้ำหลักจากนั้นเปิดก๊อกน้ำของคุณและคาดว่าน้ำจะออกมา

  2. เราv(t)จะแก้ไขได้อย่างไร(จากลิงค์ด้านบน) หากเราไม่รู้dv(dt)เพื่อค้นหาคำตอบตามธรรมชาติ

  3. หากคุณสามารถขยายแนวคิดทั้ง 2 (การตอบสนองตามธรรมชาติและการตอบสนองแบบบังคับ) โดยการอธิบายความแตกต่างของพวกเขาในแง่ของคนธรรมดามันน่ารัก


@Felipe_Ribas คุณช่วยยืนยันเรื่องนี้และตอบคำถามได้ไหม? (คุณสามารถแก้ไขได้โดยตรงหากต้องการ)

  1. รับสมหมาย10dy/dt + 24y = 48 rate of change of output + 24 * output = 48เงื่อนไขเริ่มต้นเป็นและ y(0)=5dy/dt=0
    • นั่นหมายความว่าอินพุตเป็น48/(24*5)ข้อสันนิษฐานที่ถูกต้องหรือไม่? ทางออกของสิ่ง0.4ที่เป็นค่าคงที่หรือไม่?

คำตอบ:


15

คิดเกี่ยวกับระบบกลไกง่าย ๆ เช่นแถบยืดหยุ่นหรือบล็อกที่แนบกับสปริงต้านแรงโน้มถ่วงในโลกแห่งความจริง เมื่อใดก็ตามที่คุณให้ระบบพัลส์ (ไปยังบล็อกหรือบาร์) พวกเขาจะเริ่มการสั่นและในไม่ช้าพวกเขาก็จะหยุดเคลื่อนไหว

มีวิธีที่คุณสามารถวิเคราะห์ระบบเช่นนี้ สองวิธีที่พบบ่อยที่สุดคือ:

  1. โซลูชันที่สมบูรณ์ = โซลูชันที่เป็นเนื้อเดียวกัน + โซลูชันเฉพาะ

  2. การตอบสนองที่สมบูรณ์ = การค้นหาซ้ำตามธรรมชาติ (อินพุตเป็นศูนย์) + การตอบสนองแบบบังคับ (สถานะเป็นศูนย์)

ในขณะที่ระบบเหมือนกันทั้งคู่ควรให้สมการสุดท้ายที่เหมือนกันซึ่งแสดงพฤติกรรมเดียวกัน แต่คุณสามารถแยกพวกมันออกเพื่อทำความเข้าใจความหมายของแต่ละส่วนได้ดีขึ้น (โดยเฉพาะวิธีที่สอง)

ในวิธีแรกคุณคิดเพิ่มเติมจากมุมมองของระบบ LTI หรือสมการทางคณิตศาสตร์ (สมการเชิงอนุพันธ์) ที่คุณสามารถหาวิธีแก้ปัญหาที่เป็นเนื้อเดียวกันและจากนั้นวิธีแก้ปัญหาเฉพาะของมัน วิธีการแก้ปัญหาที่เป็นเนื้อเดียวกันสามารถดูเป็นการตอบสนองชั่วคราวของระบบของคุณไปยังอินพุตนั้น (รวมถึงเงื่อนไขเริ่มต้น) และวิธีการแก้ปัญหาเฉพาะสามารถดูได้เป็นสถานะถาวรของระบบของคุณหลังจาก / กับอินพุตนั้น

วิธีที่สองนั้นใช้งานง่ายยิ่งขึ้น: การตอบสนองตามธรรมชาติหมายถึงการตอบสนองของระบบต่อสภาพเริ่มต้นคืออะไร และการตอบสนองแบบบังคับคือสิ่งที่ระบบตอบสนองต่ออินพุตที่กำหนด แต่ไม่มีเงื่อนไขเริ่มต้น เมื่อคิดในแง่ของบาร์หรือบล็อกตัวอย่างที่ฉันให้คุณสามารถจินตนาการได้ว่าในบางจุดที่คุณผลักบาร์ด้วยมือของคุณและคุณถือมันไว้ที่นั่น นี่อาจเป็นสถานะเริ่มต้นของคุณ ถ้าคุณปล่อยมันไปมันจะสั่นแล้วหยุด นี่คือการตอบสนองตามธรรมชาติของระบบของคุณต่อสภาพนั้น

นอกจากนี้คุณสามารถปล่อยมันไป แต่ยังคงให้พลังงานพิเศษบางอย่างกับระบบโดยการกดปุ่มซ้ำ ๆ ระบบจะมีการตอบสนองตามธรรมชาติเหมือนก่อน แต่จะแสดงพฤติกรรมพิเศษบางอย่างเนื่องจากความนิยมของคุณ เมื่อคุณพบว่าระบบของคุณตอบสนองอย่างสมบูรณ์โดยวิธีที่สองคุณสามารถเห็นได้อย่างชัดเจนว่าอะไรคือพฤติกรรมตามธรรมชาติของระบบเนื่องจากเงื่อนไขเริ่มต้นเหล่านั้นและการตอบสนองของระบบคืออะไรหากมีเพียงอินพุต (โดยไม่มีเงื่อนไขเริ่มต้น) พวกเขาทั้งสองร่วมกันจะเป็นตัวแทนพฤติกรรมของระบบทั้งหมด

และโปรดทราบว่าการตอบสนองเป็นศูนย์ของรัฐ (การตอบสนองแบบบังคับ) อาจประกอบด้วยส่วน "ธรรมชาติ" และส่วน "พิเศษ" นั่นเป็นเพราะแม้ว่าจะไม่มีเงื่อนไขเริ่มต้นถ้าคุณให้อินพุตกับระบบก็จะมีการตอบสนองชั่วคราว + การตอบสนองของรัฐถาวร


ตัวอย่างการตอบสนอง: จินตนาการว่าสมการของคุณเป็นตัวแทนของวงจรต่อไปนี้:

วงจร RL

ผลลัพธ์ของคุณ y (t) คือวงจรกระแส และลองจินตนาการถึงแหล่งที่มาของคุณคือแหล่ง DC ที่ + 48v วิธีนี้ทำให้การรวมของแรงดันไฟฟ้าขององค์ประกอบในเส้นทางปิดนี้คุณจะได้รับ:

ε=VL+VR

เราสามารถเขียนตัวเหนี่ยวนำแรงดันและแรงดันตัวต้านทานในแง่ของกระแส:

ε=Ldผมdเสื้อ+Rผม

หากเรามีแหล่งพลังงาน + 48VDC และ L = 10H และ R = 24Ohms ดังนั้น:

48=10dผมdเสื้อ+24ผม

ซึ่งเป็น exaclty สมการที่คุณใช้ ดังนั้นการป้อนข้อมูลของคุณไปยังระบบ (วงจร RL) เป็นแหล่งจ่ายไฟของคุณที่ + 48v เท่านั้น ดังนั้นอินพุตของคุณ = 48

เงื่อนไขเริ่มต้นที่คุณมีคือ y (0) = 5 และ y '(0) = 0 ร่างกายแสดงว่า ณ เวลา = 0 ช่วงเวลาปัจจุบันของวงจรของฉันคือ 5A แต่มันไม่เปลี่ยนแปลง คุณอาจคิดว่ามีบางอย่างเกิดขึ้นก่อนหน้านี้ในวงจรที่เหลือกระแสในตัวเหนี่ยวนำของ 5A ดังนั้นในช่วงเวลาที่กำหนด (ช่วงเวลาเริ่มต้น) มันมีธรณีประตู 5A (y (0) = 5) แต่มันจะไม่เพิ่มขึ้นหรือลดลง (y '(0) = 0)

การแก้มัน:

Aอีsเสื้อ

ε=0

10sAอีsเสื้อ+24Aอีsเสื้อ=0

Aอีsเสื้อ(10s+24)=0

s=-2,4

ดังนั้น,

ผมZผม(เสื้อ)=Aอี-2,4เสื้อ

เนื่องจากเรารู้ว่าฉัน (0) = 5:

ผม(0)=5=Aอี-2,4.0

A=5

ผมZผม(เสื้อ)=5อี-2,4เสื้อ

เสื้อ=+

ตอนนี้เราอาจพบวิธีแก้ปัญหาเฉพาะสำหรับสมการซึ่งจะแสดงสถานะถาวรเนื่องจากสถานะของแหล่งจ่ายไฟ (อินพุต):

ผม(เสื้อ)=

ดังนั้น,

dผมdเสื้อ=0

แล้ว

48=0.10+24

=2

ผม()=2

ซึ่งก็สมเหตุสมผลเพราะเรามีแหล่งจ่ายไฟกระแสตรง ดังนั้นหลังจากการตอบสนองชั่วคราวของการเปิดแหล่งจ่ายไฟกระแสตรงตัวเหนี่ยวนำจะทำหน้าที่เป็นลวดและเราจะมีวงจรตัวต้านทานที่มี R = 24Ohms จากนั้นเราควรมี 2A ของกระแสเนื่องจากแหล่งจ่ายไฟมี 48V เข้ากัน

แต่โปรดทราบว่าหากฉันเพิ่งเพิ่มผลลัพธ์ทั้งสองเพื่อค้นหาคำตอบที่สมบูรณ์เราจะมี:

ผม(เสื้อ)=2+5อี-2,4เสื้อ

ตอนนี้ฉันทำสิ่งที่สับสนในสถานะชั่วคราวเพราะถ้าฉันใส่ t = 0 เราจะไม่หา i = 5 เหมือนเดิมอีกต่อไป และเรามีเพื่อหา i = 5 เมื่อ t = 0 เพราะมันเป็นเงื่อนไขเบื้องต้นที่กำหนด นี่เป็นเพราะการตอบสนอง Zero-State มีคำที่เป็นธรรมชาติซึ่งไม่ได้อยู่ที่นั่นและยังมีรูปแบบเดียวกับที่เราพบมาก่อน เพิ่มที่นั่น:

ผม(เสื้อ)=2+5อี-2,4เสื้อ+Bอีsเสื้อ

เวลาคงที่จะเท่ากันดังนั้นจึงเหลือเรา B:

ผม(เสื้อ)=2+5อี-2,4เสื้อ+Bอี-2,4เสื้อ

และเรารู้ว่า:

ผม(เสื้อ)=2+5+B=5

ดังนั้น,

B=-2

จากนั้นโซลูชันที่สมบูรณ์ของคุณคือ:

ผม(เสื้อ)=2+5อี-2,4เสื้อ-2อี-2,4เสื้อ

คุณอาจคิดว่าคำสุดท้ายนี้เราพบว่าเป็นคำแก้ไขของการตอบสนองแบบบังคับเพื่อให้ตรงกับเงื่อนไขเริ่มต้น อีกวิธีในการค้นหามันคือจินตนาการระบบเดียวกัน แต่ไม่มีเงื่อนไขเริ่มต้น จากนั้นจึงแก้ปัญหาทั้งหมดอีกครั้งเราจะ:

ผมZS(เสื้อ)=2+Aอี-2,4เสื้อ

แต่เนื่องจากเราไม่ได้พิจารณาเงื่อนไขเริ่มต้น (i (0) = 0) ดังนั้น:

ผมZS(เสื้อ)=2+Aอี-2,4เสื้อ=0

และเมื่อ t = 0:

A=-2

ดังนั้นการตอบสนองแบบบังคับ (Zero-State) ของระบบของคุณคือ:

ผมZS(เสื้อ)=2-2อี-2,4เสื้อ

มันค่อนข้างสับสน แต่ตอนนี้คุณสามารถดูสิ่งต่าง ๆ จากมุมมองที่แตกต่างกัน

- โฮโมซีน / โซลูชั่นเฉพาะ:

ผม(เสื้อ)=ผมพี(เสื้อ)+ผมn(t)=2+3อี-2,4เสื้อ

เทอมแรก (2) เป็นวิธีแก้ปัญหาเฉพาะและแสดงถึงสถานะถาวร ส่วนที่เหลือของด้านขวาคือการตอบสนองชั่วคราวหรือที่เรียกว่าสารละลายเอกพันธ์ของสมการ หนังสือบางเล่มเรียกสิ่งนี้ว่าการตอบสนองแบบธรรมชาติและการตอบสนองแบบบังคับเนื่องจากส่วนแรกเป็นส่วนที่ถูกบังคับ (เนื่องจากแหล่งจ่ายไฟ) และส่วนที่สองเป็นส่วนชั่วคราวหรือธรรมชาติ (ลักษณะของระบบ) นี่เป็นวิธีที่เร็วที่สุดในการค้นหาการตอบสนองที่สมบูรณ์แบบที่ฉันคิดว่าเพราะคุณจะต้องค้นหาสถานะถาวรและการตอบสนองตามธรรมชาติเพียงครั้งเดียว แต่อาจไม่ชัดเจนว่าอะไรเป็นตัวแทนของอะไร

- ศูนย์อินพุต / ศูนย์รัฐ:

ผม(เสื้อ)=ผมZS(เสื้อ)+ผมZผม(เสื้อ)=2-2อี-2,4เสื้อ+5อี-2,4เสื้อ

2-2อี-2,4เสื้อ

5อี-2,4เสื้อ

บางคนเรียกรูปแบบการตอบสนองแบบธรรมชาติ / แบบบังคับ ส่วนที่เป็นธรรมชาติจะเป็น Zero-Input และส่วนที่ถูกบังคับจะเป็น Zero-State ซึ่งโดยวิธีการประกอบด้วยคำธรรมชาติและคำเฉพาะ

พวกเขาทั้งหมดจะให้ผลลัพธ์เดียวกันซึ่งแสดงถึงพฤติกรรมของสถานการณ์ทั้งหมดรวมถึงแหล่งพลังงานและเงื่อนไขเริ่มต้น เพิ่งทราบว่าในบางกรณีอาจเป็นประโยชน์ในการใช้วิธีที่สอง ตัวอย่างที่ดีอย่างหนึ่งคือเมื่อคุณใช้การโน้มน้าวใจและคุณอาจพบว่าการตอบสนองต่อระบบของคุณเป็นแบบ Zero-State ดังนั้นการทำลายคำเหล่านี้อาจช่วยให้คุณมองเห็นสิ่งต่าง ๆ ได้อย่างชัดเจนและใช้คำศัพท์ที่เพียงพอในการโน้มน้าวใจ


1
คิดเกี่ยวกับเด็กในการแกว่ง ถ้าฉันดึงวงสวิงค้างไว้ที่นั่นและฉันบอกว่านี่เป็นช่วงเวลาเริ่มต้นของฉัน (t = 0) ถ้าฉันปล่อยมันไปและอย่าแตะต้องระบบอีกต่อไปพฤติกรรมของระบบ (การแกว่งกับลูก) เป็นการตอบสนองต่อสภาพเริ่มต้นนั้นอย่างแท้จริง (การแกว่งที่ยึดไว้ที่นั่น) แต่ถึงกระนั้นฉันสามารถปล่อยให้แกว่งไปและยังคงผลักมันทุกรอบ (ให้อินพุต) ในวงจรไฟฟ้าสภาวะเริ่มต้นสามารถดูได้เป็นค่าปัจจุบันหรือแรงดันไฟฟ้าที่แตกต่างจากศูนย์ในช่วงเวลา t = 0
Felipe_Ribas

1
ดังนั้นถ้าฉันมีสมการเป็นdy2/dt2 + 10dy/dt + 24y = 32อย่างไร คือ32อะไร คือdy2/dt2อะไร คืออะไรdy/dtและy? พูดอย่างมีเหตุผลทำไมฉันถึงต้องรู้dy2/dt2? บอกฉันได้และy(0) = 5 dy(dt) = 0จากตัวอย่างการสวิงของคุณสิ่งเหล่านี้เป็นเงื่อนไขเริ่มต้น ฉันถูกไหม? แต่ดันเพิ่มเติมอยู่ที่ไหนหรืออินพุตอยู่ที่ไหน ฉันรู้ว่านี่เฉพาะเจาะจงมาก แต่ถ้าคุณสามารถช่วยฉันเข้าใจสิ่งนี้ฉันก็ไม่สามารถขอบคุณได้มากพอ
bluejamesbond

1
หากคุณใส่ศูนย์นั้นคุณกำลังบอกว่าคุณไม่มีอินพุตเลย แต่ถ้าคุณมี y (0) และ dy (0) แตกต่างจากศูนย์ (ไม่ใช่เงื่อนไขเริ่มต้นที่เป็นศูนย์) คุณก็จะพบกับกราฟการตอบสนองซึ่งเป็นการตอบสนองตามธรรมชาติของระบบของคุณกับเงื่อนไขเหล่านั้น
Felipe_Ribas

1
ทีนี้คุณสามารถรักษา 32 และทำให้เป็น y (0) = dy (0) = 0 ดังนั้นคุณกำลังบอกว่าคุณมีเงื่อนไขเริ่มต้นที่ว่าง ไม่มีการคิดค่าใช้จ่ายหรือไม่มีการเคลื่อนไหวใด ๆ ในระบบของคุณ จากนั้นถ้าคุณแก้ปัญหาคุณจะได้รับการตอบสนองที่บริสุทธิ์ของระบบต่ออินพุต 32 ซึ่งมีส่วนชั่วคราวและส่วนบังคับ
Felipe_Ribas

1
สำหรับสุดท้ายถ้าคุณใส่ y (0) = dy (0) = 0 (เงื่อนไขเริ่มต้นเป็นโมฆะ) และสร้าง 32 เป็น 0 ตอนนี้คุณไม่มีเงื่อนไขเริ่มต้นและไม่มีอินพุต อาจเป็นคำตอบที่สมบูรณ์ที่คุณจะพบว่าเป็นศูนย์
Felipe_Ribas

4

จะมีการตอบสนองตามธรรมชาติได้อย่างไร? ต้องป้อนข้อมูลบางอย่างเพื่อสร้างผลลัพธ์หรือไม่

ถ้ามันช่วยได้ให้คิดว่าการตอบสนองตามธรรมชาติเป็นการตอบสนองแบบบังคับต่ออินพุตอิมพัลส์

วิธีที่ฉันเห็นมันเป็นเหมือนการเปลี่ยนสายน้ำหลักจากนั้นเปิดก๊อกน้ำของคุณและคาดว่าน้ำจะออกมา

ลองนึกภาพว่าหลักน้ำเชื่อมต่อกับถังเก็บน้ำขนาดใหญ่เช่นที่ใช้ในระบบน้ำดีและคุณปิดวาล์วกับหลักน้ำ

ถังน้ำถูกเติมด้วยแรงดันหลักของน้ำก่อนที่คุณจะปิดวาล์ว นี่คือสภาวะเริ่มต้น

ถ้าคุณเปิดก๊อกน้ำจะออกมา แทงค์โฮลดิ้งจะส่งน้ำเป็นระยะเวลาหนึ่งเมื่อถังบรรจุน้ำค้างและแรงดันที่ก๊อกจะลดลง การไหลของน้ำที่ลดน้อยลงและความดันลดลงนี้จะเป็นการตอบสนองตามธรรมชาติของระบบ

ตอนนี้หลังจากที่ถังพักหมดคุณเปิดวาล์วหลักของน้ำอย่างรวดเร็วในขณะที่ก๊อกยังคงเปิดอยู่

การไหลของน้ำส่วนใหญ่จะเริ่มต้นที่ "ชาร์จ" ถังเก็บและในขณะที่ถังเติมและสร้างแรงดันน้ำไหลในอัตราที่เพิ่มขึ้นจากการแตะจนกว่าถังจะเต็มและการไหลและความดันคงที่

นี่คือการบังคับการตอบสนองต่อการป้อนข้อมูลขั้นตอน


2

นี่เป็นปัญหาของหนังสือเรียนที่ไม่ได้กำหนดทุกอย่างชัดเจนเพื่อให้ทุกคนสามารถเข้าใจคำจำกัดความได้ การตอบสนองตามธรรมชาติคือการพูดถึงระบบที่มีการ 'คิดค่าใช้จ่าย' (เช่นในบางจุด) ซึ่งองค์ประกอบการจัดเก็บพลังงานประกอบด้วยพลังงานเริ่มต้นจำนวนหนึ่งซึ่งอาจแปลเป็นแรงดันเริ่มต้นในตัวเก็บประจุหรือกระแสเริ่มต้นในตัวเหนี่ยวนำ สิ่งเหล่านี้ส่งผลให้เกิดค่าเงื่อนไขเริ่มต้นสำหรับตัวเก็บประจุหรือตัวเหนี่ยวนำ จากนั้น ณ เวลาที่พูด t = 0 จะสันนิษฐานได้ว่าแหล่งเวทย์มนตร์ที่รับผิดชอบในการเพิ่มพลังให้กับวงจรจะถูกลบออกทันที ดังนั้นหากแหล่งกำเนิดเวทย์มนตร์เป็นแหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้าแล้ว 'นำออก' อาจหมายถึงการเอาออกทางกายภาพหรือเปลี่ยนมันออกจากวงจร ดังนั้น ณ เวลา t = 0 การตอบสนองตามธรรมชาตินั้นอาจเป็นพฤติกรรมของกระแสอาจผ่านตัวเหนี่ยวนำหรือตัวเก็บประจุหรือแรงดันไฟฟ้าข้ามตัวเก็บประจุหรือตัวเหนี่ยวนำ และวงจรนั้นขับเคลื่อนโดยส่วนประกอบที่มีประจุเริ่มต้นเท่านั้น (เพราะเราถือว่าไม่มีแหล่งอินพุต 'ภายนอก' สำหรับเวลา t = 0 เป็นต้นไป)

ดังนั้นสำหรับการตอบสนองตามธรรมชาติมันเป็นกรณีที่มี 'ครั้งหนึ่ง' ที่ป้อนข้อมูลภายนอกบางอย่างเพื่อสร้างเงื่อนไขเริ่มต้นในตัวเหนี่ยวนำและตัวเก็บประจุ ทีนี้ถ้าระบบไม่คิดค่าใช้จ่ายเริ่มต้นเช่นแรงดันและตัวเก็บประจุและตัวเหนี่ยวนำทั้งหมดจะเริ่มต้นที่ศูนย์ด้วยการตอบสนองตามธรรมชาติของระบบคืออะไร? คำตอบ: ศูนย์

ตอนนี้การตอบสนองแบบบังคับคือการตอบสนองของวงจร (เช่นพฤติกรรมแรงดันไฟฟ้าหรือพฤติกรรมปัจจุบัน) สำหรับกรณีที่เราสมมติว่าตัวเหนี่ยวนำและตัวเก็บประจุไม่มีพลังงานเริ่มต้นที่จะเริ่มต้นด้วยซึ่งหมายความว่าไม่มีแรงดันเริ่มต้นหรือกระแสเริ่มต้นในส่วนประกอบเหล่านี้ . แล้วทันใดนั้นเราก็ใช้แรงภายนอก (แหล่งกำเนิด) กับอินพุตของวงจร พฤติกรรมของกระแสและ / หรือแรงดันไฟฟ้าของวงจรสำหรับสถานการณ์นี้ได้รับชื่อ .... ที่เรียกว่าการตอบสนองแบบบังคับ โดยพื้นฐานแล้วเป็นการตอบสนองต่ออินพุตต้นทางตามสมมติฐานที่ว่าเราเริ่มต้นด้วยสภาวะเริ่มต้นของศูนย์พลังงานในตัวเหนี่ยวนำและตัวเก็บประจุ

เมื่อเราใช้วิธีการต่างๆเพื่อให้ได้การตอบสนองแบบธรรมชาติและการตอบสนองแบบบังคับเราก็แค่เพิ่มทั้งสองส่วนเพื่อให้ได้ภาพที่สมบูรณ์ ชนิดของหลักการทับซ้อนที่เหมือนกัน


1

ฉันไม่คุ้นเคยกับคำว่า 'การตอบสนองแบบบังคับ' ในบริบทนี้ แต่นี่จะไป ระบบจำนวนมากสามารถกำหนดเป็นลำดับแรกบวกเวลาที่ตาย (FOPDT) 'การตอบสนองตามธรรมชาติ' ของระบบดังกล่าวเพื่อกระตุ้นคือความล่าช้าครั้งแรกตามด้วยวิธีการชี้แจงไปยังสถานะมั่นคงใหม่

คิดว่าองค์ประกอบเครื่องทำความร้อนมาจากแหล่งแรงดันไฟฟ้าตัวแปร เงื่อนไขเบื้องต้นคือปิดเครื่องและเครื่องทำความร้อนที่อุณหภูมิแวดล้อม เปิดสวิตช์ที่ขนาด 10 โวลต์ เป็นเวลาสั้น ๆ (เวลาที่ตาย) อุณหภูมิฮีตเตอร์จะไม่เปลี่ยนแปลง อุณหภูมิเริ่มเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วในตอนแรกจากนั้นค่อย ๆ ปักหลักที่สถานะคงตัวใหม่ หากคุณสังเกตเวลาที่เกี่ยวข้องอย่างรอบคอบคุณจะมีลักษณะตามธรรมชาติสามอย่างของระบบ:

  1. เกน - แสดงเป็นองศา / โวลต์ หาก 10 โวลต์ทำให้ได้รับ 20 องศาจากนั้นได้รับ = 2 ดังนั้นสำหรับอินพุต 20 โวลต์คุณควรคาดหวังว่าจะเพิ่มขึ้น 40 องศาจากรอบข้าง
  2. Dead time - ความล่าช้าในการตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงของอินพุต (ความเฉื่อย)
  3. เวลาคงที่หรือความถี่ธรรมชาติ - เวลาตั้งแต่เริ่มต้นของการเปลี่ยนแปลงไปจนถึงสถานะคงที่คือค่าคงที่ 5 ครั้ง (เช่นการชาร์จตัวเก็บประจุ)

ด้วยข้อมูลนี้คุณสามารถคาดการณ์ได้ว่าอุณหภูมิจะเปลี่ยนแปลงไปอย่างไรเมื่อมีการเปลี่ยนแปลงแรงดันไฟฟ้าและใช้เวลานานเท่าใดเช่นการตอบสนองตามธรรมชาติ

ฉันคิดว่า 'การตอบสนองแบบบังคับ' จะก่อให้เกิดการกระตุ้นระบบมากขึ้นเพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่เร็วขึ้น ดังนั้นเพื่อเพิ่ม 30 องศาเรารู้ว่าเราต้องการอินพุตเพิ่มขึ้น 15 โวลต์ ด้วยการเพิ่มแรงดันไฟฟ้า 25 โวลต์ชั่วครู่แล้วถอยออก 10 โวลต์เราสามารถไปถึงอุณหภูมิปลายที่ต้องการได้เร็วขึ้นนั่นคือ 'บังคับ' ให้ตอบสนองเร็วขึ้น

โดยการใช้ไซต์ของเรา หมายความว่าคุณได้อ่านและทำความเข้าใจนโยบายคุกกี้และนโยบายความเป็นส่วนตัวของเราแล้ว
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.