В этом примере показано, как вычислить различные меры пассивности для линейных независимых от времени систем.
Линейная система G (s) является пассивным элементом когда все траектории ввода-вывода удовлетворить
где обозначает транспонирование .
Чтобы измериться, "насколько пассивный" система, мы используем индексы пассивности.
Входной индекс пассивности задан как самое большое таким образом, что
Система G "вводится строго пассивная" (ISP) когда . также называется "вход пассивность прямого распространения" (IFP) индексируют, и соответствует минимальному действию прямого распространения, должен был сделать системный пассивный элемент.
Выходной индекс пассивности задан как самое большое таким образом, что
Система G "выводится строго пассивная" (OSP) когда . также называется "выходная пассивность обратной связи" (OFP) индексируют, и соответствует минимальному действию обратной связи, должен был сделать системный пассивный элемент.
Индекс пассивности ввода-вывода задан как самое большое таким образом, что
Система "очень строго пассивна" (VSP) если .
Рассмотрите следующий пример. Мы берем ток как вход и напряжение как выход. На основе тока Кирхгоффа и закона о напряжении, мы получаем передаточную функцию для ,
Пусть , и .
R = 2; L = 1; C = 0.1;
s = tf('s');
G = (L*s+R)*(R*s+1/C)/(L*s^2 + 2*R*s+1/C);
Используйте isPassive
проверять ли пассивный элемент.
PF = isPassive(G)
PF = logical
1
Начиная с PF = верный, пассивный элемент. Используйте getPassiveIndex
вычислить индексы пассивности .
% Input passivity index nu = getPassiveIndex(G,'in')
nu = 2
% Output passivity index rho = getPassiveIndex(G,'out')
rho = 0.2857
% I/O passivity index tau = getPassiveIndex(G,'io')
tau = 0.2642
С тех пор , система очень строго пассивно.
Линейная система является пассивным элементом, если и только если это "положительно действительный":
Самое маленькое собственное значение левой стороны связано с входным индексом пассивности :
где обозначает самое маленькое собственное значение. Точно так же, когда минимальная фаза, выходным индексом пассивности дают:
Проверьте это для примера схемы. Постройте годограф Найквиста передаточной функции схемы.
nyquist(G)
Целый годограф Найквиста находится в правой полуплоскости так положителен действительный. Крайняя левая точка на кривой Найквиста таким образом, входной индекс пассивности , то же значение мы получили ранее. Точно так же крайняя левая точка на Найквисте изгибается для дает выходное значение индекса пассивности .
Можно показать что "положительное действительное" условие
эквивалентно небольшому условию усиления
Относительный индекс пассивности (R-индекс) является пиковым усилением по частоте когда минимальная фаза, и в противном случае:
Во временном интервале R-индекс является самым маленьким таким образом, что
Система пассивный элемент если и только если , и меньшее более пассивное, которое система. Используйте getPassiveIndex
вычислить R-индекс для примера схемы.
R = getPassiveIndex(G)
R = 0.5556
Получившееся значение указывает, что схема является очень пассивной системой.