Перебег (сигнал)

редактировать
Иллюстрация перерегулирования с последующим звонком и установкой времени. Δh - абсолютная величина перерегулирования.

В обработке сигналов, теории управления, электроники и математики, перерегулирование является возникновение сигнала или функции, превышающей его цель. Недостаточный выстрел - это то же явление в противоположном направлении. Это особенно характерно для ступенчатой ​​характеристики систем с ограниченной полосой пропускания, таких как фильтры нижних частот. За ним часто следует звон, а иногда его связывают с последним.

СОДЕРЖАНИЕ
  • 1 Определение
  • 2 Теория управления
  • 3 Электроника
  • 4 Математика
  • 5 Обработка сигналов
  • 6 Связанные понятия
  • 7 Смотрите также
  • 8 Ссылки и примечания
  • 9 внешняя ссылка
Определение

Максимальное превышение определено в системах дискретного времени Katsuhiko Ogata как «максимальное пиковое значение кривой отклика, измеренное от желаемого отклика системы».

Теория управления

В теории управления перерегулирование относится к выходному сигналу, превышающему его конечное установившееся значение. Для пошагового ввода, то процент перерегулирование (РО) представляет собой максимальное значение минус значение шага, деленное на значение шага. В случае единичного шага перерегулирование - это просто максимальное значение реакции на скачок минус один. Также см. Определение перерегулирования в контексте электроники.

Для систем второго порядка процентное превышение является функцией коэффициента демпфирования ζ и определяется выражением

п О знак равно 100 е ( - ζ π 1 - ζ 2 ) {\ displaystyle \ mathrm {PO} = 100 \ cdot e ^ {\ left ({\ frac {- \ zeta \ pi} {\ sqrt {1- \ zeta ^ {2}}}} \ right)}}

Коэффициент демпфирования также можно найти по формуле

ζ знак равно - пер ( п О 100 ) π 2 + пер 2 ( п О 100 ) {\ displaystyle \ zeta = {\ frac {- \ ln \ left ({\ frac {\ rm {PO}} {100}} \ right)} {\ sqrt {\ pi ^ {2} + \ ln ^ {2 } \ left ({\ frac {\ rm {PO}} {100}} \ right)}}}}
Электроника
Перерегулирование и недолет в электронном сигнале

В электронике перерегулирование относится к временным значениям любого параметра, которые превышают его конечное (установившееся) значение во время его перехода от одного значения к другому. Важное применение этого термина - выходной сигнал усилителя.

Использование : Выброс происходит, когда временные значения превышают конечное значение. Когда они ниже конечного значения, это явление называется «недостижением».

Схема предназначена для минимизации нарастания сигнала при одновременном сдерживании искажения в сигнале в допустимых пределах.

  1. Перерегулирование представляет собой искажение сигнала.
  2. В схемотехнике цели минимизации перерегулирования и уменьшения времени нарастания схемы могут противоречить друг другу.
  3. Величина выброса зависит от времени из-за явления, называемого « затухание ». См. Иллюстрацию под ступенчатой ​​характеристикой.
  4. Перерегулирование часто связано со временем установления, т.е. со временем, которое требуется выходу для достижения установившегося состояния; см. пошаговый ответ.

Также см. Определение перерегулирования в контексте теории управления.

Математика
Синусоидальной интеграл, демонстрируя перерегулирование Основная статья: Феномен Гиббса

В приближении функций перерегулирование - это один термин, характеризующий качество приближения. Когда функция, такая как прямоугольная волна, представлена ​​суммированием членов, например, рядом Фурье или разложением по ортогональным многочленам, аппроксимация функции усеченным числом членов в ряду может демонстрировать выбросы, недовыборы и звонки.. Чем больше членов остается в ряду, тем менее выражено отклонение приближения от функции, которую оно представляет. Однако, хотя период колебаний уменьшается, их амплитуда не уменьшается; это известно как феномен Гиббса. Для преобразования Фурье это можно смоделировать, аппроксимируя ступенчатую функцию интегралом с точностью до определенной частоты, что дает синусоидальный интеграл. Это можно интерпретировать как свертку с функцией sinc ; с точки зрения обработки сигналов это фильтр нижних частот.

Обработка сигналов
Перерегулирование (нижняя часть изображения), вызванное использованием нерезкой маски для увеличения резкости изображения. Синус интеграл, который является этап ответа из фильтра нижних частот идеальных. Функция sinc, которая представляет собой импульсную характеристику идеального фильтра нижних частот. Дополнительная информация: Звенящие артефакты.

При обработке сигналов перерегулирование - это когда выходной сигнал фильтра имеет более высокое максимальное значение, чем входной, особенно для переходной характеристики, и часто приводит к связанному с этим явлению артефактов звона.

Это происходит, например, при использовании синк-фильтра в качестве идеального ( кирпичного ) фильтра нижних частот. Переходную характеристику можно интерпретировать как свертку с импульсной характеристикой, которая является функцией sinc.

Перерегулирование и недорегулирование можно понять следующим образом: ядра обычно нормализуются, чтобы иметь интеграл 1, поэтому они отправляют постоянные функции в постоянные функции - в противном случае они имеют усиление. Значение свертки в точке представляет собой линейную комбинацию входного сигнала с коэффициентами (весами) значений ядра. Если ядро ​​неотрицательно, например, для ядра Гаусса, то значение отфильтрованного сигнала будет выпуклой комбинацией входных значений (коэффициенты (ядро) интегрируются до 1 и являются неотрицательными), и таким образом, будет находиться между минимумом и максимумом входного сигнала - он не будет недооценивать или перескакивать. Если, с другой стороны, ядро ​​принимает отрицательные значения, такие как функция sinc, тогда значение отфильтрованного сигнала вместо этого будет аффинной комбинацией входных значений и может выходить за пределы минимума и максимума входного сигнала., что приводит к недолету и перерегулированию.

Перепуск часто нежелателен, особенно если он вызывает обрезку, но иногда он желателен для повышения резкости изображения из-за увеличения резкости (воспринимаемой резкости).

Связанные понятия

Тесно связанное с этим явление - это звон, когда после выброса сигнал затем падает ниже своего установившегося значения, а затем может отскочить назад выше, и требуется некоторое время, чтобы установить его близко к своему установившемуся значению; это последнее время называется временем установления.

В экологии, перерегулирование является аналогичным понятием, где население превышает пропускную способность системы.

Смотрите также
Ссылки и примечания
  1. ↑ Огата, Кацухико (1987). Системы управления с дискретным временем. Прентис-Холл. п. 344. ISBN   0-13-216102-8.
  2. ^ Го, Benjamin C amp; Голнараги MF (2003). Системы автоматического управления (Восьмое изд.). Нью-Йорк: Уайли. п. §7.3 с. 236–237. ISBN   0-471-13476-7.
  3. ^ Современная техника управления (3-е издание), Кацухико Огата, стр.153.
  4. Перейти ↑ Phillip E Allen amp; Holberg DR (2002). КМОП аналоговая схема проектирования (Второе изд.). Нью-Йорк: Издательство Оксфордского университета. Приложение C2, стр. 771. ISBN.   0-19-511644-5.
  5. ^ Джеральд Б. Фолланд (1992). Фурье-анализ и его применение. Пасифик Гроув, Калифорния: Уодсворт: Брукс / Коул. С. 60–61. ISBN   0-534-17094-3.
внешняя ссылка
Последняя правка сделана 2023-04-13 09:30:22
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте