
【电】 poles of a network function
在网络函数分析中,"极点"(英文:pole of network function)指线性系统中传递函数分母多项式根对应的复频率点,该概念在电路理论和控制系统领域具有核心地位。根据《现代电子电路分析》(高等教育出版社)定义,极点揭示了系统固有振荡模式及稳定性边界条件。
数学层面,网络函数通常表示为复变量s的有理函数: $$ H(s) = frac{N(s)}{D(s)} $$ 其中D(s)=0的解即为极点,其坐标位置包含三个关键参数:
从工程实践角度,IEEE电路与系统期刊指出极点分布直接影响系统动态响应:左半平面极点对应衰减模式,右半平面则引发系统失稳。在滤波器设计中,巴特沃斯逼近法通过极点等角度分布实现最大平坦特性,切比雪夫滤波器则利用极点椭圆分布获得更陡峭过渡带。
麻省理工学院公开课程强调,极点与零点构成的根轨迹图是判断放大器稳定性的核心工具,具体表现为相位裕度与增益裕度的几何关系。实际工程中,运算放大器补偿网络正是通过调整极点位置来消除自激振荡。
网络函数的极点是线性系统分析中的核心概念,主要描述系统动态特性与稳定性。以下从数学定义、物理意义和系统影响三个层面详细解释:
网络函数(传递函数)通常表示为输出与输入信号的拉普拉斯变换之比: $$ H(s) = frac{Y(s)}{X(s)} = frac{N(s)}{D(s)} $$ 其中,极点是分母多项式 ( D(s) = 0 ) 的根。例如,若 ( D(s) = s + 3s + 2 ),则极点通过解方程 ( s + 3s + 2 = 0 ) 得到,即 ( s = -1 ) 和 ( s = -2 )。
稳定性
动态响应特性
瞬态响应
每个极点对应冲激响应中的一个分量。例如,一阶系统 ( H(s) = frac{1}{s+a} ) 的冲激响应为 ( e^{-at} ),极点 ( s = -a ) 决定衰减速度。
频率响应
极点靠近虚轴时,系统在对应频率处幅频特性出现峰值(谐振),远离虚轴则响应平坦。
稳定性判据
若所有极点均位于左半平面,系统稳定(如二阶系统 ( H(s) = frac{1}{s+2zetaomega_n s+omega_n} ) 的极点需满足 ( zeta > 0 ))。
传递函数为: $$ H(s) = frac{1}{RCs + 1} $$ 极点 ( s = -frac{1}{RC} ) 位于左半平面,对应稳定的指数衰减响应(如电容充电过程)。
极点的位置和性质直接决定了系统的动态行为与稳定性,是分析滤波器、控制系统和电路设计的重要工具。通过调整极点位置(如改变电路参数),可优化系统性能(如降低振荡、加快响应)。
本籍地编译程序编制员滗析瓶布佛雷氏溃疡灯笼淀沉积低调的反正统派菲克尔氏试验附息公债过失者骨盆腹膜后间隙海外收入合乎规范的睑板外面的甲嘌呤脊反射均匀雾化楷模刻度量筒理想弹性体木工刨床女阴的平等效力清洗槽任沸摄影师水牢数位系统太阳感测器