¿Es el gráfico de Nyquist útil en la ingeniería eléctrica real?

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Actualmente estoy haciendo un curso sobre teoría del control lineal, y estamos cubriendo Nyquist Plot para estudiar la fase y ganar margen.

Me encuentro incapaz de apreciar este concepto. Una, la prueba del criterio de Nyquist es muy poco intuitiva para mí, algo acerca de rodear el origen por muchas veces. En segundo lugar, casi nunca se usa fuera de un curso sobre teoría del control básico en ningún otro curso que haya tomado hasta ahora. He preguntado a los asistentes de enseñanza para el curso y me dijeron que nunca han visto ninguna aplicación de la trama de Nyquist en la vida real o en su investigación personal.

Busqué rápidamente algunas aplicaciones potenciales en el diagrama de Nyquist en bases de datos como IEEE Explore. Entre 1948 y 2018, solo se utilizaron 272 instancias en las que se utilizó la trama de Nyquist en un artículo publicado

SimilarmenteparaeldiagramadeNyquist

Ysoloestamoshablandodedocumentos,quesondenaturalezateórica,ymuypocosdeestosdocumentosseconviertenenunhardwaredeingenieríaútil.Noquieredecirquemuchosdeestospapelessondemuybajacalidad.

Encomparación,elconceptomuchomástardíodedesigualdaddematrizlineal(tambiénutilizadoenlateoríadecontrol,quenosenosenseña)secitamásdediezmilveces.

AlgunoscomentadorestambiéndijeronquemiresultadodebúsquedaparaLMIestásesgado,porqueesmásunapropiedadmatemáticaqueunaherramientadecontrol,quepuedeincluirartículosquenoestánrelacionadosconelcontrol.¿Quétal"control predictivo de modelo"?

No puedo evitar preguntarme si la trama de Nyquist es o no tan útil en la ingeniería eléctrica moderna.

Claro, si quisiera diseñar un circuito con un solo condensador y un solo inductor, potencialmente podría usar la gráfica de Nyquist para establecer los parámetros para garantizar la estabilidad. Pero en la era de las supercomputadoras, GPU, CPU con miles de millones de transistores, este concepto parece estar desactualizado y, para decirlo sin rodeos, inútil.

¿Alguien ha visto un diagrama de Nyquist en el diseño de un sistema de control real, como un robot humanoide? ¿Para un enjambre de cuadricópteros? ¿Alguien ha usado un complot de Nyquist en el diseño de autos de auto conducción, o rover a Marte? Parece que lo que se nos enseña en la escuela no ha alcanzado las aplicaciones del mundo real.

¿Puede alguien indicar una aplicación realista de la trama de Nyquist y el criterio de estabilidad de Nyquist (si existe)?

    
pregunta Roy Ayers

4 respuestas

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Respuesta corta (consideraciones básicas):

(1) El gráfico de Nyquist demuestra por qué lo que importa es LOOP GAIN (en lo que respecta a la estabilidad)

(2) Es el gráfico de Nyqist que explica POR QUÉ tenemos algo así como un límite de estabilidad (aplicación del teorema de residuen de Cauchy)

(3) Los criterios de estabilidad basados en la gráfica BODE se derivan de la gráfica Nyquist (dibujo separado de magnitud y fase)

(4) Sólo el gráfico de Nyquist muestra por qué tenemos algo como estabilidad "condicional" (función de transferencia de bucle abierto con un pol en el semiplano derecho)

(5) Además de la fase resp. margen de ganancia tenemos otro margen (combinación de ambos): margen de vector. Este margen se puede definir y explicar solo sobre la base del gráfico de Nyquist.

(6) Necesitamos la gráfica de Nyquist para encontrar el punto (la frecuencia) donde la retroalimentación negativa se convierte en retroalimentación positiva.

    
respondido por el LvW
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Si planea dominar sistemas de control que son mucho más complicados que un amplificador operacional o un SMPS, entonces querrá dominar los criterios de estabilidad de Nyquist. Pero es posible que no tenga que hacerlo ahora, pero cuando alguien le paga para que lo use. Pero es posible que no tenga tiempo de aprenderlo entonces, debido a presiones de tiempo, por lo que si le gusta, apréndalo ahora.

enlace de referencia

    
respondido por el Tony EE rocketscientist
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La función de transferencia de un "sistema" se puede utilizar para generar: -

  • Un gráfico de Bode (amplitud y fase frente a frecuencia)
  • Un gráfico de Nyquist (amplitud y fase complejas)

Se puede usar cualquiera de los dos para predecir las mismas cosas, excepto que tiendo a ver gráficos reales de Nyquist con información faltante, es decir, a veces no se agregan notas que indican que un "matiz" particular del diagrama se encuentra en esa frecuencia. Esto puede ser frustrante.

Por esta razón, me alejo de ellos y me quedo con el gráfico de Bode porque me expresa todo lo que un gráfico de Nyquist debería y también, prefiero trabajar directamente con valores numéricos de: -

  • Margen de fase
  • Margen de ganancia

Ambos de los cuales se pueden extraer directamente de la gráfica de Bode.

  

Desde 1948 hasta 2018, solo 272 instancias.   donde se usó la trama de Nyquist en un artículo publicado

No me sorprende en absoluto, pero sería interesante comparar esto con una búsqueda de uso de parcelas de Bode durante el mismo período.

    
respondido por el Andy aka
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Entiendo tu pregunta, ya que también utilizo la misma técnica de reducción y absurdo para estimular el debate. Claramente, un gráfico de Nyquist no define las características operativas de los 2 millones de líneas de código C para la curiosidad (de Marte).

¿Pero puedes pensar en una manera de usar un billón de GPU de transistores para duplicar el voltaje de una pequeña señal sinusoidal de 1MHz? ¿Podrían ser más apropiados los amplificadores operacionales estables? ¿Y sería adecuado un arreglo de condensador de inductor simple para suavizar la potencia de su GPU especificada de forma inadecuada?

  

"Pequeños movimientos, Roy. Pequeños movimientos ".

    
respondido por el Paul Uszak

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