在传递函数的上下文中,术语“适当”、“因果”和“可实现”之间的关系是什么?

信息处理 线性系统 控制系统 因果关系
2022-02-13 00:19:54

我在线性控制的背景下考虑这些术语。

如果分子的次数不大于分母的次数,则传递函数是适当的。我经常读到不正确的传递函数“不是因果关系”。我也经常看到在这种情况下经常使用“无法实现”这个词。

如果我设计的控制传递函数不正确,这是否意味着它是“因果的”和/或“无法实现的”?这些术语有什么区别?它们在实践中意味着什么?

1个回答

因果关系是可实现性的必要条件。稳定性(或至少是边际稳定性)对于系统在实践中有用也很重要。

对于线性时不变(LTI)系统,其完全由它们的传递函数表征,我们得到传递函数的可实现性约束。对于连续时间 LTI 系统,如果我们在集总元件模型有效的频率下工作,我们要求系统的传递函数是合理的,系统才能实现。同样对于离散时间 LTI 系统,我们需要传递函数的合理性,这意味着该系统可以通过加法器、乘法器和延迟元件来实现。

为了使 LTI 系统具有因果性和稳定性,其极点必须位于左半平面(对于连续时间系统)或单位圆内(离散时间系统)。由此可见,LTI 系统的有理传递函数必须是正确的,否则您将在无穷远处得到一个或多个极点,从而导致系统不稳定(或非因果)。