Ceros y polos en el siguiente diagrama de Bode

Según la definición, los ceros son las frecuencias que hacen que la función de transferencia sea cero, y los polos son las frecuencias que hacen que la función de transferencia sea infinita.

La definición se puede ver en el folleto del MIT y en Wikibook .

Pero considerando la siguiente función de transferencia

H ( i ω ) = ( i ω ) ( 2 + i ω ) ( 1 + i ω ) 2

Pero según la definición,

i ω
es un número imaginario, pero 1 y 2 es un número real, ¿cómo es posible hacer que la función de transferencia se convierta en cero o infinito?

Al trazar el diagrama de Bode, es como a continuación:

diagrama de bode de magnitud

El polo es 1, el cero es 2.

¿Por qué?

¿Alguien puede dar una explicación matemática?

En su "función de transferencia" ha establecido s=jw, que es un caso especial en el eje jw donde sigma = cero. La gráfica de magnitud que muestra es la magnitud de este caso especial, no donde la función de transferencia general va a cero o infinito.
Porque este es un corte a través de la vista 3D que influye en la respuesta
Lea los comentarios a @ pr871 excelente respuesta a esta pregunta: electronics.stackexchange.com/questions/503713/… . Explica qué va al infinito en un polo y cómo.

Respuestas (3)

¿Cómo es posible hacer que la función de transferencia se convierta en cero o infinito?

Solo obtendrá ceros y polos en el diagrama de Bode si esos ceros y polos se encuentran en el j ω eje. El diagrama de Bode es una parte del panorama general: -

ingrese la descripción de la imagen aquí

El diagrama anterior incorpora tanto el diagrama de Bode como el diagrama de polo cero. Es para un filtro de paso bajo de segundo orden (solo un ejemplo). Como puede ver desde la derecha, el diagrama de Bode se vería así: -

ingrese la descripción de la imagen aquí

Tenga en cuenta que la frecuencia a la que la amplitud anterior es máxima no es exactamente la misma que la frecuencia en el j ω eje en el que coincide el polo. Lo comento por si alguien piensa que es un error. Esto es típico de los filtros de paso bajo de segundo orden.

Y, si mirara hacia abajo desde arriba, vería el diagrama del polo cero (también conocido como el diagrama del plano s): -

ingrese la descripción de la imagen aquí

En los puntos polares anteriores, la respuesta de la función de transferencia será "infinita", pero estos polos no están alineados con el j ω eje y, en efecto, están en un reino que no tiene existencia física.

Con suerte, esto lo ayudará a darse cuenta de que los "números reales del plano s" se encuentran en un eje diferente al j ω eje. A veces se le llama el σ (sigma) y representa cuánto amortiguamiento tiene el sistema. Baja amortiguación significa que los polos se acercan a la j ω eje. Un alto amortiguamiento significa que los postes se alejan más del j ω eje.

Imágenes de aquí .

Su función de transferencia tiene dos ceros y dos polos. Los ceros están en s = 0 y s = -2, mientras que ambos polos están en s = -1.

En particular, debe recordar que un diagrama de Bode se da en dos partes: la magnitud y la fase de su función de transferencia. El gráfico que proporcionaste es solo el diagrama de magnitud de H(s), que es una imagen incompleta del diagrama de Bode para H(jw). Los siguientes son los diagramas de Bode de magnitud y fase de H(s):Diagrama de Bode de H(s)

Otra forma de analizar su función de transferencia y ver cuándo se vuelve cero o infinito es realizar el Lugar geométrico de las raíces.Gráfica del lugar geométrico de las raíces para H(s)

Tu función de transferencia será cero en los ceros e infinito en los polos. En un diagrama del lugar geométrico de las raíces, vemos que la función se acercará a los ceros desde sus polos, es decir, H(s) será estable si para cada polo hay un cero correspondiente, entre otras reglas.

Aquí está el código de Matlab que creé para trazar estos gráficos:

num = [1,2,0];
den = [1,2,1];
H = tf(num,den)
bode(H)
rlocus(H)

Matemáticamente, como señaló un comentarista, la gráfica es la gráfica de Magnitud de H(s) en s=jw, es decir, 20*log10(abs(H(jw))) y no el complejo H(s) en sí. La magnitud es real.

Echa un vistazo aquí

https://web.njit.edu/~levkov/classes_files/ECE232/Handouts/Frequency%20Response.pdf

y creo que las ecuaciones 1.14/1.15 son un buen comienzo. Recuerde que puede descomponer H(s) en términos constituyentes H1(s)*H2(s)/H3(s), etc... y calcular la magnitud de cada término individualmente.