我觉得举实际例子最容易让人理解这门课的价值。
那我就举一个吧。
不知道大家有没有觉得这货特别神奇?
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知道大家爱看美女,但我指的是美女骑的那个东东。
我刚刚看到它的时候,简直觉得这太不可思议了。作为一个轮子,它怎么能就那么站着,那么特立独行,充满性格呢。这不科学。
那么,这样一个高端大气上档次的东西是怎么实现的呢?
要是你来设计,要怎么设计呢?
冥思苦想,辗转反侧三十秒以后,你想到了:反馈。
在这玩意儿上面放一个传感器,这样它要是站不正,系统就知道了。
注意这儿用了一个词:系统。
设计这个金枪不倒的家伙,就是要设计一个系统。
好了,现在我们有了一个传感器,要是机器朝左边偏一度,他就会输出一个信号。这个信号接下来就会传给处理器进行处理。处理器再控制电机,让他驱动轮子产生向左的加速度,加速度就相当于给予系统向右的力,来修正向左的偏移。
看起来很简单哦。小明觉得看上去so easy,妈妈再也不用担心我的设计了。就按照这一思想设计了一个小车车。
请了宾利首席设计师设计了漂亮的流线型踏板,再把轮子设计成哪吒风火轮的模样。组装好了以后准备上路。让女朋友在旁围观。
踏上踏板,一上电,尼玛,他和他的车车就变成了一个节拍器。左边摔一下,右边摔一下。
幸亏小明戴了头盔。
小明觉得被骗了。
找了一本反馈理论来看,原来有些反馈系统是不稳定的。
原来,不是所有负反馈系统都是稳定的,自己设计了一个震荡器啊。
想要这个系统稳定地立着,我该怎么办?小明眼神呆滞,望着天空。
天边传来一个声音:
你要分析环路稳定性呀。
怎么分析呢?
你要从信号传输入手,分析信号的传输函数。
首先,使用小信号模型来建模。
从你的输入开始,假设你的输入信号是一个位移,
然后,这个位移被你的传感器sense到,输出一个误差电流。
电流流过一个滤波器,得到一个电压。
电压送到模数转换器,变成数字信号。
数字信号被处理器处理了一下,使用了某种算法。
算到的结果被传到电机上,控制电机电流,
电流变成对应的加速度。
加速度变成力
速度是加速度的积分
位移是速度的积分。
ok.
现在你输入给系统的位移信号,转了一圈回来了,又变成了一个位移信号。
可是这个过程当中,这个信号被计算(处理)了这么多次。
你需要信号系统的知识,来计算这些传输函数。把时域特性变换成频域来分析系统的稳定性。
打个比方,上面提到了两次积分器,积分器的传输函数是什么呀?
1/s
这个传输函数对应的频域响应是什么啊?
是一条-20db/dec的线。
相位呢?
是九十度的delay.
……
好了,小明建模建好了。他发现自己的系统不能满足奈奎斯特标准,也就是说,没有相位裕度了所以没有办法稳定于是震荡了。
通过分析传输函数,小明发现相位裕度很容易提高,只需要在加一个零点就行。或者增加负载。
小明瞟了一眼旁边的女(胖)朋友,想了一下,嗯,增加负载…
小明后来怎么样了我就不知道了。这全看小明信号与系统的知识学得怎么样,他的计算是不是正确。
嗯。就酱。
另外,在另外一个答案中我简述了复数在信号与系统中出现的原因:
复数的物理意义是什么?在另外一个答案中,我回答了怎样学好模拟电路。相关地也有涉及学信号与系统对于学习模拟电路的意义。
怎样学好模拟电路?可作参考。
才吃晚饭,答完题又饿了。