¿Cómo definir una función de transferencia para un sistema dado?

  

Entonces, ¿cómo hacer uno? ¿Qué tipo de habilidades son necesarias para esta tarea?   ser realizado? ¿Se puede hacer fácilmente o requiere algo más alto?   comprensión de matemáticas?

¿Cómo hacer una función de transferencia? Necesitas conocer los polos y ceros de tu sistema. Normalmente esto se hace mediante el modelado físico y la conversión del modelo físico a un modelo en el espacio de frecuencia. Por ejemplo: un filtro de paso bajo tiene un polo y un cero.

En el caso del modelado físico, realmente ayuda tener una comprensión del espacio de frecuencia, y más específicamente del dominio de laplace. Yo diría que esto es necesario. La siguiente matemática superior que ayuda son las ecuaciones diferenciales porque los sistemas físicos son en realidad ecuaciones diferenciales que se han simplificado para ubicar la notación.

Como mínimo, debe comprender el álgebra polinomial porque en eso consisten las funciones de transferencia.

  

Por ejemplo, LTSpice dibuja un diagrama de Bode (magnitud / fase) para un determinado   Circuito gratis. Entonces, ¿hay algo bueno en el estudio y la comprensión   tales temas?

Ayuda a entender las matemáticas porque en lugar de pasar horas si hay algún criterio que estás trabajando para diseñar, la función de transferencia que se necesita puede predecirse y realizarse físicamente.

En la teoría de control es importante asegurarse de que el sistema sea estable (es decir, que no oscile o se enrolle hacia afuera y que se mueva a la entrada de control deseada), en este caso el sistema físico está modelado y luego un controlador Está desarrollado con una función de transferencia específica para mantener esa estabilidad.

Esta es más una pregunta de diseño, hay dos formas de diseñar:

1) Simular simular simular! o s ^ 3 seguir cambiando las cosas hasta que funcionen. Hay muchos ingenieros que hacen esto, el problema con el diseño de esta manera es que los sistemas que desarrollan no siempre funcionan en todas las condiciones, en parte porque no simularon adecuadamente el sistema. También he visto que los ingenieros de software y firmware utilizan esta estrategia y juegan contra un topo con un problema hasta que desaparece, solo para regresar más tarde o romper otra cosa.

2) Diseñar, construir, probar. Siéntese y entienda realmente cuál es el problema y lo que otros han hecho para diseñar sistemas como el que quiere construir, esto significa dedicar tiempo y educarse a sí mismo, lo que requiere esfuerzo. Usted construye una lista de requisitos. Los requisitos se utilizan para generar un diseño, en papel o en una computadora. Esto puede incluir verificarlo con una simulación para ver si cumple con los requisitos. Luego construyes el diseño y lo comparas con los requisitos.

Su pregunta se responde mejor simplemente citando textualmente la última sección del artículo de Bob York al que se ha vinculado. Aunque aquí comienza a hablar sobre la precisión, también es relevante para la comprensión de cómo hacer los diagramas de Bode manualmente. Vale la pena señalar que la mayoría de los ingenieros que usan las funciones de transferencia manualmente rara vez necesitan usar más que la trama de Bode de amplitud.

  

De hecho, este es un tema importante porque se refiere a la pregunta más amplia de lo que estamos tratando de lograr con nuestra investigación de los diagramas de Bode. Hoy en día tenemos el lujo de realizar gráficos de amplitud y fase generados por computadora en una fracción del tiempo que se tarda en dibujar un boceto a mano. Así que en muchos aspectos, simplemente no tiene sentido perder un tiempo valioso al tratar de hacer un boceto a mano altamente preciso. Si lo que estamos buscando es precisión analítica, entonces la computadora es una mejor alternativa. Además, resulta que en muchas aplicaciones prácticas rara vez es importante conocer la fase hasta una décima de grado. ¡A menudo, solo saber la fase al lugar más cercano de las decenas está perfectamente bien!

     

No, la verdadera razón para persistir en aprender sobre los diagramas de Bode es la valiosa visión que proporciona al conectar la forma de la respuesta de frecuencia con la función de transferencia. Saber cómo los polos y los ceros afectan la amplitud y la fase, en última instancia, nos permite abordar el análisis de circuitos desde una perspectiva de diseño ; es decir, ¿cómo diseñamos un circuito para dar una respuesta de frecuencia deseada? En este sentido, las parcelas generadas por computadora no son de mucha ayuda. Pueden decirle cómo funcionará un circuito, pero no pueden decirle cómo mejorar el circuito.

     

Entonces, si tenemos en cuenta que nuestro objetivo principal al dibujar diagramas de Bode es explorar el comportamiento cualitativo de un circuito o una función de transferencia, entonces la respuesta a la pregunta es sí : generalmente podemos tomar atajos como dibujar la curva a través del punto medio de los saltos de fase. Si se requiere más precisión, las correcciones de primer orden simples que hemos desarrollado se pueden usar para ajustar la gráfica en consecuencia. Si se requiere una mayor precisión, entonces se necesita una trama generada por computadora.

Lo que señala es la diferencia entre análisis y síntesis . El análisis, averiguar qué es lo que un circuito en particular va a hacer, es fácil, es por eso que las computadoras pueden hacerlo y por eso los estudiantes aprenden a hacerlo, una y otra vez, en el entrenamiento. La síntesis, hacer un circuito que haga lo que usted quiere, es mucho más difícil, y eso es lo que deben hacer los ingenieros que trabajan. La comprensión de cómo dibujar los diagramas de Bode de forma manual le permite comprender cómo se manejan desde ubicaciones polares y cero, lo que a su vez le permite manejarlos desde elementos de circuitos simples.

Tenga en cuenta que normalmente hay más de unas pocas formas de implementar cualquier polo de circuito en particular. Todos ellos generarán la misma función de transferencia, pero solo unos pocos, o uno, pueden ser permitidos por otras razones como rango dinámico, nivel de impedancia, nivel de ruido, consumo de energía, precisión, estabilidad, tamaño. Debe poder moverse rápidamente entre las opciones de circuito equivalentes y su comportamiento para poder evaluar estas diferentes implementaciones.