Apa beberapa wawasan dari melihat plot Bode

Setelah mempelajari ini di sekolah, seluruh konsep plot Bode tampaknya masih sedikit mengecewakan bagi saya mengingat betapa banyak penekanan yang diberikan padanya, seberapa sering alat ini dikabarkan digunakan di tempat kerja dan seberapa sedikit sebenarnya menawarkan. Banyak basa-basi ditempatkan pada bagaimana cara menggambar plot Bode analitis, tetapi sangat sedikit yang dikatakan tentang interpretasinya. Bagaimana hal ini berhubungan kembali dengan kehidupan nyata?

Kebanyakan plot Bode terlihat seperti ini:

Jujur saya harus mengatakan saya tidak terkesan dengan plot ini. Semua yang dikatakan plot Bode kepada saya adalah bahwa ketika frekuensi naik, pada frekuensi 1 Hz, ada puncak dalam respons sistem, kemudian turun setelahnya (kejutan mendadak). Fase sedikit lebih membingungkan, sepertinya memberi tahu saya bahwa sinyal mengalami penundaan yang lebih besar ketika frekuensi naik.

Apa beberapa kesimpulan yang bisa dilihat oleh insinyur berpengalaman dari melihat plot Bode ini. Apakah ada hal-hal yang tidak jelas yang menghalangi saya untuk melihat utilitas dari plot pertanda ini?

Karena saya belum melakukan banyak pekerjaan rekayasa kehidupan nyata dengan plot Bode, dapatkah seseorang tolong tunjukkan saya contoh plot pertanda sistem nyata yang sebenarnya memberikan beberapa wawasan yang lebih menarik?

Salah satu inovasi utama yang diusulkan Bode dengan plot Stabilitas Bode adalah bagaimana perilaku asimtot plot untuk sistem yang stabil. Pengetahuan tentang aturan ini memungkinkan kompensasi hanya dengan memanipulasi asimtot. Jauh lebih sederhana daripada teknik matematika seperti penempatan tiang.

Beberapa yang utama muncul di pikiran (tetapi ini bukan daftar lengkap):

1. Ketika besarnya memotong dari> 0dB ke <0dB pada frekuensi yang lebih rendah dari Fase = 180degree maka sistem stabil.

2. Pada frekuensi crossover ini, Fase Margin Anda adalah "polis asuransi" Anda terhadap keterlambatan tanpa perubahan. Hanya 20 derajat ketidakstabilan untuk sistem Anda.

3. Fase jatuh dan naik fase menyiratkan sistem fase non-minimum (nol RHP).

4. 1-slope (-20dB / dec) pada crossover stabil dan setara dengan -90 derajat. (Bahkan besarnya adalah bagian integral dari fase oleh Bode's Theorem).

5. Sistem urutan ke-2 yang jatuh pada 2-slope (magnitude) dapat dikompensasi secara memadai dengan menyeberang pada 1-slope di sekitar crossover.

Plot pertanda adalah representasi dari gambar yang lebih besar. Gambar yang lebih besar adalah diagram kutub nol: -

Tiga gambar teratas (semua plot pertanda) memberi Anda berbagai contoh filter pass rendah urutan kedua. Gambar kiri bawah menunjukkan gambar yang lebih besar - menggabungkan plot pertanda dengan diagram titik nol yaitu 3D. Kanan bawah adalah pandangan gambar 3D yang melihat ke bawah dari atas - ini adalah diagram kutub nol yang saya sebutkan dan ini berisi semua informasi matematika untuk suatu sistem atau filter.

Plot pertanda adalah penyederhanaan diagram kutub nol tetapi, yang penting itu menunjukkan Anda secara langsung respons filter (atau sistem) dalam hal amplitudo dan frekuensi (jw).

Jika beberapa dari konsep ini terlalu sulit saat ini maka itu dapat dimengerti.

Dari plot Bode Anda (atau 'respons frekuensi' mungkin istilah yang lebih deskriptif), hanya dengan inspeksi sepintas dapat dilihat bahwa: sistem adalah urutan kedua (karena peluncuran frekuensi tinggi adalah 40dB / dekade); underdamped (karena memiliki puncak resonansi); mungkin memiliki frekuensi alami 1rad / detik (karena puncak resonansi sedikit lebih rendah dari 1 rad / detik); Memiliki gain DC sekitar 6dB (setara dengan gain 'lurus' sekitar 2); puncak resonansi sekitar 7 atau 8dB di atas level DC, maka koefisien redaman adalah antara 0,1 dan 0,2, katakan 0,15, sehingga sistem sedikit teredam; dan bandwidth sekitar 1.2rad / detik.

Dengan demikian, perkiraan fungsi transfer tertutup adalah:

Dari fungsi transfer ini, Anda dapat menentukan respons domain waktu ke sinyal input deterministik apa pun, seperti impuls, langkah, ramp yang, bersama dengan respons frekuensi, memberikan banyak wawasan tentang kinerja sistem di dunia nyata.