Diagramas de Bode y circuitos eléctricos: ceros y polos

Me gustaría entender más eléctricamente con poca matemática (función de transferencia) involucrada con respecto a los polos y ceros en un sistema de control (retroalimentación en DC-DC Buck Converter para ser específico). Entiendo que mis usuarios de matemáticas en este sitio me han dicho que no entenderé el concepto de polos y ceros sin tener funciones de transferencia o matemáticas. Pero les pido a todos que me ayuden a entender eléctricamente sobre esto.

¿Qué significa tener un polo/cero en un sistema y cómo impacta eléctricamente este polo/cero?

¿Y cómo tener un polo reduce la ganancia en el diagrama de Bode y cómo tener un cero en el diagrama de Bode hace que la pendiente de la línea sea plana? Solicitarle que proporcione respuestas en términos eléctricos más simples y básicos tanto como sea posible. No sé si esto es apropiado, pero disculpe si es así, "Por favor explícamelo como un niño de cinco años" (Tal vez una analogía)

Bueno, @Newbie, esa es una tarea imposible, para cualquier intuición que la gente le dé sobre los sistemas de control que usan electrónica/electricidad y ninguna matemática será solo una intuición. Realmente no conocerá sus propiedades y eso lo llevará a hacer un mal uso de los nombres/conceptos.
Le sugiero que realmente intente aprender el concepto "matemático" en sí.
pero, en un sistema lineal, los polos complejos (en s ) de un sistema de ~función de transferencia~ cada uno le dará una "descripción" de cómo se comportará un modo ("forma de onda de salida"). La posición del polo le dirá cómo crece/decae ese modo y también si oscilará (ya qué frecuencia).
Lamentablemente, no es uno de esos conceptos intuitivos.

Respuestas (1)

De sus preguntas, entiendo que desea comprender cómo funciona y elige la retroalimentación en el convertidor de dinero. Para el análisis de la red de retroalimentación, debe intentar comprender tres circuitos simples y diagramas de Bode en general. (RC, LC e integrador) Lo primero es familiarizarse y el LC y el integrador son las partes básicas del convertidor reductor.

Entonces, primero veamos el circuito RC, que es un sistema de primer orden.

obtenido de https://www.robomart.com/blog/rc-filter-circuits-introduction

Ahora echemos un vistazo a la función de transferencia (ganancia del sistema):

ingrese la descripción de la imagen aquídonde s = jw

Entonces, analizando la ecuación en respuesta de frecuencia: vemos que hay un polo (S está en el denominador). Por lo tanto, la ganancia disminuye a medida que aumenta la frecuencia. Más específicamente, la ganancia disminuye con un factor de 10 por cada 10 veces de frecuencia. Puedes mirar en la definición de decibeles que esto corresponde a una disminución de 20dB/década.

Ahora, veamos el circuito de manera más intuitiva. Entonces, a bajas frecuencias, la impedancia del capacitor es muy alta y la mayor parte del voltaje está en el capacitor (esto es Vout). A medida que aumenta la frecuencia, la impedancia del capacitor disminuye y, por lo tanto, el voltaje a través del capacitor disminuye y Vout disminuye. Entonces, esto corresponde a la magnitud decreciente de la respuesta de frecuencia.

Ahora veamos un sistema de segundo orden.

obtenido de http://sim.okawa-denshi.jp/en/RLClowkeisan.html

Así que ahora vemos en el denominador en lugar de S, vemos S^2. Si observa la respuesta de frecuencia ahora, la ganancia disminuye con 40db/década después de la frecuencia de esquina, porque tenemos dos polos en lugar de uno.

para este caso, es un poco menos intuitivo: pero intentemos de nuevo, a baja frecuencia, la mayor parte del voltaje estará en el capacitor ya que el inductor tiene baja impedancia. A medida que aumenta la frecuencia, la impedancia del capacitor disminuye, pero al mismo tiempo aumenta la impedancia del inductor, por lo que esto puede explicar de alguna manera la dinámica de segundo orden. Pero lo importante aquí es: que en un filtro LC la ganancia disminuye en 40 dB después de la frecuencia de esquina.

ahora echemos un vistazo al convertidor de dinero:

ingrese la descripción de la imagen aquí

Ahora mire la salida, vemos la misma etapa de filtro LC.

Entonces, si queremos diseñar una red de retroalimentación, podemos verificar la respuesta de frecuencia de todas las etapas. El objetivo de ver esto en el cuerpo es que podemos agregar fácilmente la ganancia de todas las etapas (filtro, pwm y el interruptor). Luego podemos agregar una etapa de retroalimentación que altera la ganancia del sistema en el rango de frecuencia de interés. Esto es demasiado para cubrir aquí, pero esto debería darle una idea básica.

Gracias por esta respuesta. Solo una pequeña consulta que tengo con respecto a este circuito de retroalimentación del convertidor reductor. "Una fuente de alimentación de modo conmutado es esencialmente un sistema de datos muestreados, por lo tanto, el ancho de banda máximo teórico es la mitad de la frecuencia de conmutación. Prácticamente, la fase y el retraso de transporte allí hacen que sea imposible cerrar el ciclo allí, por lo que 1/5 a 1/10 la frecuencia de conmutación es una buena regla general". En la cita, ¿podría decirme qué significa cerrar el ciclo y qué efecto tendrá si no cierro el ciclo?
¿Puedes ayudarme con mi comentario anterior?
El término "cerrar el ciclo" se refiere a conectar la retroalimentación, sin la cual su convertidor Buck no va a hacer mucho. Si está muestreando solo al doble de la frecuencia de conmutación, las señales cambiarán mucho entre sus muestras, por lo que su control será pésimo. Consulte aquí los sistemas de bucle cerrado y abierto electronics-tutorials.ws/systems/closed-loop-system.html
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