什麼是過衝

在步階響應等情況下,輸出超過終值的現象,也指其最大的超越量。在控制工程中以相對於終值的比例(%)表示,在沒有零點的二階系統中為只由阻尼比 ζ 決定的 exp(−πζ/√(1 − ζ²))。在回授控制系統中,相位邊限越小,過衝越大。在電子電路中,訊號或電壓的波形因導線電感或反射而暫時超過最終位準的現象,也同樣稱為過衝。

日文名稱: オーバーシュート

「過衝」出現在3領域的10道練習題中(控制工程基礎, 類比與電子電路, 配線製程等)。

這個名詞所屬的領域: 控制工程基礎

練習過衝的題目

對阻尼比 ζ = 0.5 的二階系統(沒有零點的標準形)輸入步階。過衝(最大超越量相對於終值的比例)最接近下列何者?

  1. A約16%
  2. B約21%
  3. C50%
查看答案與解析

正確答案:A. 約16%

標準形二階系統的過衝以 exp(−πζ/√(1 − ζ²)) 表示,與自然角頻率 ωn 無關。ζ = 0.5 時為 exp(−π × 0.5/√0.75) ≈ exp(−1.81) ≈ 0.163,約16%。ζ ≈ 0.707(1/√2)時約為4.3%,常被當作過衝小的響應的參考值。超越量最大的時刻為 π/ωd(ωd = ωn√(1 − ζ²))。

解析中的「過衝」

出現「過衝」的題目(10題)

  1. 對阻尼比 ζ = 0.5 的二階系統(沒有零點的標準形)輸入步階。過衝(最大超越量相對於終值的比例)最接近下列何者?
  2. 判斷負回授放大電路能否不振盪而穩定動作的指標是哪一個?
  3. 二階系統 G(s) = ωn²/(s² + 2ζωn s + ωn²) 的步階響應會超過終值、一邊振盪一邊趨近終值時,阻尼比 ζ 的範圍為下列何者?
  4. 在沒有零點的二階系統中,設極點為 s = −σ ± jωd。保持 σ 不變、只加大 ωd 時,步階響應的變化正確的是下列何者?
  5. 提高迴路轉移函數的增益後,相位邊限由60°減少為30°。閉迴路步階響應的變化正確的是下列何者?
  6. 以比例(P)控制不含積分元件的(0型)受控體。加大比例增益 Kp 時的一般變化,正確的是下列何者?
  7. 在PI控制中,加入積分(I)動作的主要目的與其副作用的組合,正確的是下列何者?
  8. 在Ziegler–Nichols的極限增益法中,只用比例控制提高增益,由出現持續振盪時的增益 Ku 與振盪週期 Tu,以 Kp = 0.6Ku、Ti = 0.5Tu、Td = 0.125Tu 決定PID控制的參數。Ku = 8、Tu = 2 s 時的值為下列何者?
  9. 關於積分飽和(windup)的說明,正確的是下列何者?
  10. 對於如數GHz運作晶片的時脈導線這類又長又粗的導線,除了電阻與電容之外還需要考慮的導線性質為下列何者?

出現這個名詞的比較

半導體、電子電路與資訊計算工具

相關名詞

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