Помощь - Поиск - Пользователи - Календарь
Полная версия этой страницы: Устойчивость фильтра
Форум разработчиков электроники ELECTRONIX.ru > Аналоговая и цифровая техника, прикладная электроника > Вопросы аналоговой техники
alexast
Уважаемые коллеги!
"Важное замечание. Для физически реализуемого устойчивого фильтра необходимо чтобы все его полюсы лежали в левой полуплоскости комплексной плоскости . При этом если - передаточная функция устойчивого и физически реализуемого фильтра, т.е. все полюса лежат в левой полуплоскости, то все полюса функции лежат в правой полуплоскости и фильтр с передаточной характеристикой не представляет интереса, так как он неустойчив или физически не реализуем" (http://www.dsplib.ru/content/filters/ch1/ch1.html).
Не могли прояснить вопрос, что понимается под устойчивостью? Поясню вопрос- речь идёт для начала о пассивном фильтре. Что будет происходит для активного фильтра если он окажется не устойчивым - могу предположить перейдёт в режим автогенерации. А вот что имеется ввиду под устойчивостью для пассивного фильтра?
Заранее спасибо с уважением Алексей.
yes
Цитата(alexast @ Aug 26 2013, 12:02) *
А вот что имеется ввиду под устойчивостью для пассивного фильтра?


а приведите такой пассивный фильтр, чтобы у него полюса лежали в "неустойчивой" плоскости
V_G
Неустойчивыми могут быть только активные аналоговые и цифровые БИХ фильтры. Пассивные аналоговые - только теоретически (при бесконечной добротности контура, к примеру).
alexast
Цитата(V_G @ Aug 26 2013, 13:46) *
Неустойчивыми могут быть только активные аналоговые и цифровые БИХ фильтры. Пассивные аналоговые - только теоретически (при бесконечной добротности контура, к примеру).

Ответ V_G во-первых, большое спасибо за ответ. Так я себе это и представлял. Возбудиться может только активный фильтр. Ну и видимо и цифровой поскольку может получиться положительная обратная связь.
А вот для yes по сложнее выглядит ответ. "а приведите такой пассивный фильтр, чтобы у него полюса лежали в "неустойчивой" плоскости".
Я новичёк в этой теме но очень хочется разобраться. Изучаю пока теорию и при этом самостоятельно. Но вот какая логика моделирования цифрового фильтра. Описываю грубо. Берётся прототип аналоговый. А уже далее расчёт проходит для цифрового. По вашему утверждению пассивного фильтра, у которого полюса лежали бы в неустойчивой плоскости не может быть, тогда неустойчивость может появиться для цифрового за счёт нелинейных преобразований. Как полюса могут переползти в неустойчивую плоскость при скажем z преобразованиях?
Помогите мыслить.
Заранее спасибо с уважением Алексей.
shf_05
Цитата(alexast @ Aug 26 2013, 17:47) *
По вашему утверждению пассивного фильтра, у которого полюса лежали бы в неустойчивой плоскости не может быть, тогда неустойчивость может появиться для цифрового за счёт нелинейных преобразований. Как полюса могут переползти в неустойчивую плоскость при скажем z преобразованиях?

если полюса очень близко к границе устойчивости, то стать неустойчивым ЦФ может из-за:

1. неточности арифметических операций
2. округления коэффициентов
3. само Z преобразование не "выдает" ЦФ один в один с аналоговым - Z преобразование некоторое упрощение при переходе из аналога в цифру. (несколько первых членов из ряда Тейлора, если на пальцах - есть переход из аналоговой формы в цифровую, для перехода нужно применять бесконечный ряд, его заменяют на конечный.
Как например, если считать сумму бесконечно убывающих чисел 1/2+1/4+1/8+1/16 и т. д. и сказать например она равна 1/2+1/4, остальное отбросим.
4. может еще чего забыл.

как то так...
yes
Алексей, я очень давно имел отношение к анализу линейных (ну и не только sm.gif систем, а в конкретном приложении к фильтрам, вобщем-то плаваю - то есть чтобы понять/вспомнить, нужно напрячься sm.gif

для преобразования фильтров используется не Z, а билинейное преобразование (Z - это некое теоретическое построение - бесконечный ряд)

http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%91%D0%B8%...%BD%D0%B8%D0%B5

которое по сути является приближением (первый член ряда) ну и из-за приближения, возможно, может возникнуть неустойчивость

также неустойчивость цифрового БИХ фильтра может возникнуть из-за ошибок округления, неправильного формата чисел и т.д.

--------
Tarbal
Цитата(shf_05 @ Aug 26 2013, 16:07) *
если полюса очень близко к границе устойчивости, то стать неустойчивым ЦФ может из-за:

1. неточности арифметических операций
2. округления коэффициентов
3. само Z преобразование не "выдает" ЦФ один в один с аналоговым - Z преобразование некоторое упрощение при переходе из аналога в цифру. (несколько первых членов из ряда Тейлора, если на пальцах - есть переход из аналоговой формы в цифровую, для перехода нужно применять бесконечный ряд, его заменяют на конечный.
Как например, если считать сумму бесконечно убывающих чисел 1/2+1/4+1/8+1/16 и т. д. и сказать например она равна 1/2+1/4, остальное отбросим.
4. может еще чего забыл.

как то так...


Дополнение. В ЦФ левая полуплоскость становится кругом единичного радиуса. Полюса вне этого круга приводят к неустойчивости активного фильтра.
Alexashka
Цитата(alexast @ Aug 26 2013, 12:02) *
Для физически реализуемого устойчивого фильтра необходимо чтобы все его полюсы лежали в левой полуплоскости комплексной плоскости . При этом если - передаточная функция устойчивого и физически реализуемого фильтра, т.е. все полюса лежат в левой полуплоскости, то все полюса функции лежат в правой полуплоскости и фильтр с передаточной характеристикой не представляет интереса, так как он неустойчив или физически не реализуем"
Не могли прояснить вопрос, что понимается под устойчивостью?

Легко понять если посмотреть что делает преобразование Лапласа. По сути это преобразование Фурье, только более мощное: если Фурье использует в качестве ортогонального разложения набор гармонических функций (грубо говоря синусоид с постоянной амплитудой и разной частотой), то у Лапласа уже и амплитуда может меняться, поскольку кроме jw в аргументе есть еще альфа. Вынося ее наружу можно записать как exp(alpha*t)*exp(jw*t). Второй множитель как и у Фурье -это гармонический сигнал, а первый определяет его амплитуду - нарастающую или спадающую по экспоненте с течением времени.
Комплексная экспонента (w=100)

Так вот если взять самый простой фильтр с передаточной х-кой с 1 полюсом: H(s)=1/(s-sp) и допустим полюс у нас на нулевой частоте (sp = alpha0), т.е. H(s) = 1/(s-alpha0). Обратное преобразование Лапласа для такой передаточной функции даст его импульсную х-ку: h(t) = exp(alpha*t). Отсюда видно, что при альфа<0 переходная х-ка фильтра спадает со временем к нулю, а при альфа>0 неограниченно возрастает, т.е. такой фильтр неустойчив.
Поэтому действительные части полюсов (альфы) должы быть отрицательны, т.е на комплексной плоскости полюсы должны находиться в левой полуплоскости.
alexast
Цитата(Alexashka @ Aug 26 2013, 19:42) *
Легко понять если посмотреть что делает преобразование Лапласа. По сути это преобразование Фурье, только более мощное: если Фурье использует в качестве ортогонального разложения набор гармонических функций (грубо говоря синусоид с постоянной амплитудой и разной частотой), то у Лапласа уже и амплитуда может меняться, поскольку кроме jw в аргументе есть еще альфа. Вынося ее наружу можно записать как exp(alpha*t)*exp(jw*t). Второй множитель как и у Фурье -это гармонический сигнал, а первый определяет его амплитуду - нарастающую или спадающую по экспоненте с течением времени.
Комплексная экспонента (w=100)

Так вот если взять самый простой фильтр с передаточной х-кой с 1 полюсом: H(s)=1/(s-sp) и допустим полюс у нас на нулевой частоте (sp = alpha0), т.е. H(s) = 1/(s-alpha0). Обратное преобразование Лапласа для такой передаточной функции даст его импульсную х-ку: h(t) = exp(alpha*t). Отсюда видно, что при альфа<0 переходная х-ка фильтра спадает со временем к нулю, а при альфа>0 неограниченно возрастает, т.е. такой фильтр неустойчив.
Поэтому действительные части полюсов (альфы) должы быть отрицательны, т.е на комплексной плоскости полюсы должны находиться в левой полуплоскости.

Коллеги, всем преогромнейшее спасибо. Особенно Alexashke. Беру тайм аут на обдумывание математики. Но по большому счёту я получил ответы на свои вопросы.
Ещё раз огромнейшее спасибо.
С уважением Алексей.
Для просмотра полной версии этой страницы, пожалуйста, пройдите по ссылке.
Invision Power Board © 2001-2025 Invision Power Services, Inc.