Как понять где фаза где ноль: Как найти фазу: простые и действенные способы

Как определить фазу и ноль мультиметром

Продолжаем изучать возможности цифрового мультиметра и способы его применения в быту. В данной статье я расскажу, как с его помощью можно определить фазу и ноль.

Довольно часто, в процессе монтажа электрооборудования, например, при подключении светильников, установке розеток и выключателей или при диагностике неисправностей электросети, нужно найти какой из проводов заземление, фаза и ноль. Как это можно сделать самому, без специального оборудования, я писал ЗДЕСЬ, сейчас же мы сделаем это мультиметром.

Главное, что вы должны знать: у обычного цифрового мультиметра, нет отдельного режима для определения фазы или нуля, узнать это можно лишь увидев на экране величину напряжения или не увидев его.

По большому счету, принцип определения фазы тестером, схож с работой обычной индикаторной отвертки, где фаза определяется по свечению встроенной лампы, которая загорается только при наличии цепи фаза – сопротивление – лампа – ёмкость (человек).

Ток, с фазы, протекающий через такую индикаторную отвертку, проходит через высокое сопротивление, встроенное в индикатор, затем также через лампу в ней, а потом попадает в ёмкость – в качестве которой выступает человек (для этого мы и касаемся задней стороны индикаторной отвертки при определении) и только при наличии всех участников такой цепи, лампа будет гореть.  

Как найти фазу мультиметром

Чтобы определить фазу с помощью мультиметра, выставляем на нём режим определения напряжения переменного тока, который на корпусе тестера чаще всего обозначен как V~, при этом, всегда выбирайте предел измерения – уставку, выше предполагаемого напряжения сети, обычно это от 500 до 800 Вольт. Щупы подключаются стандартно: черный в разъем “COM”, красный в разъем «VΩmA».

В первую очередь, перед тем как искать фазу мультиметром, необходимо проверить его работоспособность, а именно работу режима вольтметра – определения напряжения переменного тока. Для этого проще всего попробовать определить напряжение в стандартной, бытовой розетке 220в.

Как проверить мультиметром напряжение в розетке 220в

Для измерения напряжения в розетке цифровым тестером, необходимо вставить щупы в гнезда розеток, полярность при этом неважна, главное при этом – не касаться руками токопроводящих частей щупов.

Еще раз напомню, что на мультиметре должен быть выставлен режим определения напряжения переменного тока, предел измерения выше 220в, в нашем случае 500В, щупы подключены в разъемы «COM» и «VΩmA».

Если мультиметр рабочий и нет проблем с подключением розетки или перебоев с электроснабжением, то прибор покажет вам напряжение близкое к 220-230В.

Такого простого теста достаточно чтобы продолжить поиск фазы тестером. Сейчас, в качестве примера, мы определим какой из двух проводов, например, выходящих из потолка для люстры, фазный.

Если бы провода было три – фаза, ноль и заземление, то достаточно было бы измерить напряжение на каждой из пар, точно так же, как мы определяли его в розетке. При этом между двумя проводами напряжения практически бы не было – между нолем и заземлением, соответственно оставшийся третий провод фазный. Ниже представлена наглядная схема определения.

Если же провода, для подключения светильника, только два и вы не знаете какой из них каакой, то опознать их таким образом не получится. Тогда нам и приходит на помощь метод определения фазы мультиметром, который я сейчас опишу.

Всё достаточно просто, мы просто должны создать условия для протекания через тестер электрического тока, и зафиксировать его. Для этого просто создаём электрическую цепь, по тому же принципу, что и у индикаторной отвертки.

В режиме проверки напряжения переменного тока, с выбранном пределом 500В, красным щупом прикасаемся к проверяемому проводнику, а черный щуп зажимаем пальцами рук либо касаемся им заведомо заземленной конструкции, например, радиатора отопления, стального каркаса стены и т.п. При этом, как вы помните, черный щуп у нас воткнут в разъем COM мультиметра, а красный в VΩmA.

Если на проверяемом проводе будет фаза, мультиметр покажет на экране достаточно близкую к 220 Вольтам величину напряжения, в зависимости от условий тестирования она может быть разной. Если же провод не фазный, значение будет или нулевым, или очень низким, до нескольких десятков вольт.

Еще раз напомню, ОБЯЗАТЕЛЬНО УБЕДИТЕСЬ ПЕРЕД НАЧАЛОМ ПРОВЕРКИ, ЧТО НА МУЛЬТИМЕТРЕ ВЫБРАН РЕЖИМ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА, а не какой-нибудь другой.

Вы, должно быть скажете, что метод достаточно рискованный, становится частью электрической цепи и добровольно попасть под напряжение захочет не каждый. И хотя такой риск есть, он минимальный, ведь, как и в случае с индикаторной отверткой, напряжение из сети проходит через большое сопротивление резистора, встроенного в мультиметр и удара током не происходит. А работоспособность этого резистора, мы проверили, предварительно измерив напряжение в розетке, если бы его там не было, сложились бы все условия для короткого замыкания, которое, уверяю вас, вы бы сразу обнаружили.

Конечно, как я уже писал выше, лучше вместо руки использовать заземленные конструкции – радиаторы и трубы отопления, стальной каркас здания и т.д. но, к сожалению, такая возможность есть не всегда и нередко приходится браться за щуп самому. Бывалые электрики советуют в таких случаях всё же принять дополнительные меры безопасности: стоять на резиновом коврике или в диэлектрической обуви, касаться щупа сперва кратковременно, правой рукой и лишь не обнаружив опасных воздействий тока, выполнить измерение.

В любом случае это единственный, самый надежный и простой способ определить фазу бытовым мультиметром самому.

 

Как найти ноль мультиметром

Ноль, чаще всего, находится мультиметром относительно фазного провода, т.е. сперва, способом, описанным выше, вы находите фазу, а затем установив красный щуп на неё, касаетесь других проводников и когда тестер на экране покажет 220В (+/- 10%), тогда вы поймете, что второй провод нулевой рабочий или нулевой защитный (заземление).

Определить же то, является провод нулем или заземлением одним мультиметром, довольно сложно, ведь по сути, эти проводники одно и то же и нередко просто дублируют другу друга. В определенных системах заземления ноль и зазмление даже связаны между собой в электрощите и очень тяжело точно их выявить.

Проще всего, в таком случае, отключить от шины заземления в электрощите вводной провод, тогда, во всей квартире или доме, при проверке напряжения, между фазой и проводами заземления, вы не получите 220В, как при проверке нуля и фазы.

Так же стоит отметить тот факт, что если в электрощите установлена дифференциальная защита – УЗО или автоматический выключатель дифференциального тока, он обязательно сработает, при проверке проводов заземления относительно любого другого проводника, даже нулевого.

Если же вы знаете более надежные и универсальные методы определения фазы и нуля цифровым мультиметром – обязательно пишите об этом в комментариях к статье, кроме того приветствуются любые мнения, опыт, здоровая критика или вопрос.

Так же вступайте в нашу группу ВКонтакте, следите за появлением новых материалов.

методы и инструкции, правила, советы и предостережения

Содержание

• 1 Простейшие методики нахождения фазы, нуля мультиметром
• 2 Правильно измерить потребление фазы
• 3 Как измерить трехфазное напряжение мультиметром
• 4 Фазы автомобиля
• 5 Ошибки пользователей мультиметра

Проще работать, когда электрический контур снабжения дома заземлен правильно, покажем, что выход найдется всегда. Поясним, как понять, где фаза, и как узнать, где ноль. Хватайте любимый М890С! Посмотрим, как определить фазу и ноль мультиметром.

Простейшие методики нахождения фазы, нуля мультиметром

Организованный правильно контур заземления дома устраняет проблемы. Во-первых, изоляция PEN желто-зеленого цвета. Спутать с коричневой (красной) фазой, синей нейтралью невозможно. Случается, проводка проложена, нарушая требования, цвета перепутаны, отсутствуют вовсе (алюминиевый кабель). Поиск фазы мультиметром осуществляем простым алгоритмом:

1. Допустим, квартира располагает тремя проводами: фаза, нуль, земля.
2. Ставим мультиметр на диапазон переменного напряжения 750 вольт, начинаем попарно тестировать проводку.
3. Между фазой и любым другим проводом будет 230 вольт (действующее значение), перемычка земля-нейтраль дает приближено 0.

Мультиметр

Подъездный щиток располагает минимум пятью проводами, фаз три. Дальнейший процесс определяется фантазией местных электриков. Хорошие мастера вешают стикеры А, В, С, указывающие местоположение фаз. Заземление желто-зеленое, нейтраль чаще синяя.

Меж соседними фазами напряжение 380 (400) вольт. Квартиры высоток иногда снабжают двумя фазами. Электрические плиты мощностью выше 10 кВт стараются разделить потребление. Уменьшаются требования к проводке. Советуем немедленно взять маркер, пометить изоляцию нужными цветами. Дом, лишенный заземления, обычно получает два провода: фазу, нейтраль. Трансформатор подстанции гонит три фазы. Сколько окажется в квартире, следует выяснить.

Проблемы начнутся, когда отсутствует маркировка проводов, фаза приходит одна. Между опасными проводами напряжение составит… нуль!

• Два провода несут фазу, нейтраль одна, заземление забыли проложить. Между питающими жилами круглый нуль, при оценке нулевого провода получаем 230 вольт. Ситуация выглядит, будто фазные жилы стали нейтралью и нулем. Напутали при прокладке – что поделаешь? Требуется искать дополнительный источник опоры. Подойдет отвертка-индикатор.
• Два провода одной фазы, вторая пара – заземление, нейтраль. Попарно покажут нуль, перекрестно – 230 В. Воспользуйтесь опорным ориентиром.

Отсутствует щуп-отвертка, заручившись помощью тестера как ни звони проводку, проблема останется. Требуется опорный источник, гарантированно заземленный. Подходят:

1. Контур заземления громоотвода часто ведут по наружной стене здания, полоса стали задевает торец балкона. Идет вертикально вниз. Заземлена, годится избранной цели с двумя оговорками: слой ржавчины сточите напильником, работы выполняйте, когда небо безоблачное (опасайтесь молнии).
2. Простейшим выходом станет водопроводный кран ванной. Трубы сейчас пластиковые. Но внутри находится отличный электролит – вода с растворенными солями жесткости. Коснитесь черным щупом тестера рукава крана, выполняйте измерения относительно точки опоры. Применяйте боковины фитингов медных, латунных, алюминиевых. Была бы вода.

   Индикаторная отвертка

3. На площадке стальной корпус щитка если не заземлен, посажен (закорочен) на нулевой (нейтральный) провод. Выполняйте измерения относительно выбранного ориентира.
4. Газовая труба – табу желающим заводить заземление, находится под нулевым потенциалом, соприкасается с землей. Найдете сколы краски, аксессуар используйте в целях (спиливать краску самостоятельно запрещено) идентификации фаз, нейтрали, заземления.
5. По вышеописанным причинам батареи из чугуна, алюминия, стали признаны неплохим ориентиром. Главное, обеспечить тесный контакт. Как проверить? Вызвонить две точки корпуса. Сопротивление составляет единицы ома – норма. При условии, что отопление включено. Согласно нормативам, корпус насоса заземляется, вероятность ошибки низкая.
6. Трубы канализации опорным источником заземления применять не рекомендуется. Условия проводимости определены количеством… стоков.

Ввиду разнообразия методик, ненадежности рекомендуется до начала серьезных работ провести тесты. Измерить потенциал между указанными ориентирами, фазой розетки. Расстояние между ориентиром, точкой назначения велико? Берем удлинитель. Особенно хорош фильтр питания персонального компьютера, снабженный характерной подсвечивающейся кнопкой. Фаза слева, левый штырь штекера (смотря какой стороной повернуть) помечаем маркером.

Затем вызваниваем с розеткой (без питания, понятное дело), делаем отметку с нужной стороны. Поясняем, можно обойтись без этого, с электрикой лучше отставить шутки. Осталось найти фазу, пользуясь помощью М890С. Ставим диапазон выше 380 вольт (между двумя фазами), начинаем измерять разность потенциалов между клеммами и щитком. Полагаем, дальнейший алгоритм понятен.

Правильно измерить потребление фазы

Измерим нагрузку фаз. Чтобы поставить правильные автоматы, соблюсти равномерное потребление. По правилам трехфазной сети каждую ветвь загружают одинаково, избегая перекосов на стороне поставщика. Оценим, какие фазы входят в квартиру. Проще заглянуть в подъездный щиток. Неопытный человек обязан прекратить попытки лезть туда. Легко получить удар током.

Дом старый – на виду увидите большую стальную пластину, которая явно соединяется с корпусом. Означенное – нейтраль. Дом питается трехфазным напряжением 380 вольт. Каждую квартиру снабжают чаще одной фазой. Тройку зажимов наблюдаем помимо заземлительной клеммы. Посмотрите, куда идут провода: автоматы, рубильники (сообразно счету квартир). Типичное количество соседей по площадке количеством три упрощает задачу анализа.

Теперь знаем метод отыскания фазы мультиметром, можем смело (с осторожностью, соблюдая меры безопасности) потыкать щупами. Потрудитесь выставить правильный диапазон, не сжечь прибор. Измерениями подтвердите или опровергните предположения. Фаз две – каждую нагрузите поровну. Изучите распаячные коробки, в большинстве старых домов находящиеся под потолком (большие круглые отверстия стены). Отключив снабжение квартиры, вооружившись тестером, поймите, куда и что идет. Используйте радикальный метод – отрубите одну пробку, посмотрите, где пропало питание.

Нагрузка двух фаз неравномерная – поправьте. Лучше сделать для автоматов и пробок, что положительно скажется на уменьшении стоимости оборудования распределительного щитка. В довершение по этой теме скажем, что правила работы предусматривают выполнение подобных мероприятий числом не менее двух лиц. Один обязательно страхует и готов отрубить подачу энергии, обрезать токоведущую жилу или ногой оттолкнуть страдающего от удара электричеством с опасной территории.

Схема питания квартиры двумя фазами

Как измерить трехфазное напряжение мультиметром

В этом разделе речь скорее пойдет о специфике трехфазных сетей. Большинство мультиметров позволяет измерять напряжение до 750 вольт переменного тока, чего вполне достаточно для работы с серьезными промышленными сетями. Каждый дом снабжается от трех фаз. А то, что в промышленности называют нейтралью, мы именуем нулевым проводом.

Сети предприятий прокладывают двух типов:

1. Механизмы с изолированной нейтралью нулевым проводом не пользуются. Внутри нагрузки фаз уравнены, токи утекают через эти же провода, которых в сумме три. Устанете искать нейтраль – линия отсутствует. Три провода фазные, относительно земли покажут напряжение 230 вольт, между собой – 380.
2. Заземленная нейтраль представляет нулевой провод. Помечается буквой N на коробках. Полезно смотреть принципиальные схемы промышленных приборов, приведенные на корпусе. Поможет понять раскладку.

Освоив методики работы с трехфазным напряжением, каждый сможет лучше понять электрическую разводку многоэтажного дома. Где из-под щитка поднимаются четыре жилы: три фазы и нейтраль.

Фазы автомобиля

Электрические сети помогают многим объектам. Автомобиль считается относительно простым устройством. Основу снабжения составляют аккумулятор 12 вольт (реально – 14,5 В), генератор, уровень выходного напряжения которого регулируется сообразно вариациям оборотов. Напряжение после выпрямления пригодно подпитывать аккумулятор бортовой сети. Активация вала генератора ведется аккумулятором через специальное регулирующее устройство.

Трехфазная схема Ларионова

Выпрямляемые диодным мостом схемы Ларионова фазы питают авто. Популярная сегодня методика. Диодов присутствует шесть штук. Фазы сливаются механическим объединением после выпрямления единой магистралью. Обеспечивает максимальную мощность. Чувствительные компоненты авто (бортовой компьютер), дополнительно выпрямляют нестабильный ток. Чтобы продлить срок службы устройства.

Далее напряжение идет потребителям. Дворники, система индикации, освещение, зажигание. Бортовой компьютер может выдать закодированное сообщение: пора проверить датчик фаз. Элемент, работа которого использует эффект Холла, определяет положение распределительного вала двигателя. Подобными оснащают стиральные машины, оценивая скорость вращения. Авто определяет угловое положение вала. Датчик выдает импульсы, оценивая параметры которых компьютер получит нужную информацию.

Сенсорами авто напичкан. На две клеммы подается питание, третья формирует сигнал. Для проверки посмотрим схему: местонахождение узлов. Затем вплотную займемся прозвонкой. Имитируя условия формирования импульсов, пользуйтесь постоянным магнитом.

Вопрос, как определить фазу и ноль мультиметром на авто, отпадает. Опорой служит корпус автомобиля – масса. Понятное дело, генератор работает только при запущенном двигателе. Внутри квартиры ищем фазу и нуль, здесь масса задана априори. Можно вызванивать пробитую изоляцию (например, диодов выпрямительного моста). На авто проще простого измерить три фазы мультиметром. Действующее значение косвенно сказали. Порядка 20 вольт (учитывая потери неидеального моста).

Ошибки пользователей мультиметра

Китайские мультиметры настроены работать, даже если неправильно поставлены щупы. Сломать прибор случайно остерегайтесь. Избегайте способа: воткнуть черный провод в разъем измерения высоких токов, красный – на свое место. Попытаетесь измерить переменное напряжение высоковольтной линии – ремонт обеспечен. Нельзя применять неправильные диапазоны. Зарекитесь пытаться измерить переменное напряжение, применив шкалу постоянного. Проверка фаз станет последней в жизни мультиметра.

Прибор выводится из строя большим напряжением переменной полярности. Прочее (к примеру, неправильная полярность щупов) не так страшно.

Что такое архитектура с нулевым доверием

Zero Trust — это стратегический подход к кибербезопасности, обеспечивающий безопасность организации за счет устранения неявного доверия и постоянной проверки каждого этапа цифрового взаимодействия. Основанный на принципе «никогда не доверяй, всегда проверяй», Zero Trust предназначен для защиты современных сред и обеспечения цифровой трансформации за счет использования надежных методов аутентификации, использования сегментации сети, предотвращения горизонтального перемещения, обеспечения предотвращения угроз уровня 7 и упрощения детализации». политики наименьшего доступа».

Zero Trust был создан на основе осознания того, что традиционные модели безопасности основаны на устаревшем предположении, что всему внутри сети организации следует безоговорочно доверять. Это неявное доверие означает, что, оказавшись в сети, пользователи, в том числе злоумышленники и злоумышленники, могут свободно перемещаться в горизонтальном направлении и получать доступ к конфиденциальным данным или извлекать их из-за отсутствия детальных элементов управления безопасностью.

Видео по теме

Упрощение нулевого доверия для безопасности на основе пользователей

В связи с ускорением цифровой трансформации в виде растущей гибридной рабочей силы, продолжающейся миграции в облако и трансформации операций по обеспечению безопасности подход с нулевым доверием как никогда важен.

Если все сделано правильно, архитектура с нулевым доверием приводит к более высокому общему уровню безопасности, но также к снижению сложности безопасности и операционных издержек.

Шаг 0: Видимость и идентификация критически важных активов

В системе Zero Trust одним из первых шагов является идентификация наиболее важных и ценных данных, активов, приложений и сервисов сети. Это помогает расставить приоритеты, с чего начать, а также позволяет создавать политики безопасности с нулевым доверием. Определив наиболее важные активы, организации могут сосредоточить усилия на приоритизации и защите этих активов в рамках своего пути к нулевому доверию.

Следующий шаг — понять, кто такие пользователи, какие приложения они используют и как они подключаются, чтобы определить и применить политику, обеспечивающую безопасный доступ к вашим критически важным активам.

Построение предприятия с нулевым доверием

Хотя нулевое доверие обычно связано с защитой пользователей или вариантами использования, такими как сетевой доступ с нулевым доверием (ZTNA), комплексный подход с нулевым доверием охватывает пользователей, приложения и инфраструктуру.

Пользователи — первый шаг любого усилия по нулевому доверию требует строгой аутентификации личности пользователя, применения политик «наименьшего доступа» и проверки целостности пользовательского устройства

приложений — применение нулевого доверия к приложениям устраняет неявное доверие с различными компонентами приложения, когда они разговаривают друг с другом. Фундаментальная концепция Zero Trust заключается в том, что приложениям нельзя доверять, и для проверки их поведения необходим непрерывный мониторинг во время выполнения.

Инфраструктура — все, что связано с инфраструктурой — маршрутизаторы, коммутаторы, облако, IoT и цепочка поставок — должно решаться с использованием подхода «Нулевого доверия».

Чтобы узнать больше о нулевом доверии и о том, как построить предприятие с нулевым доверием, посетите сайт www.paloaltonetworks.com/zero-trust

.

Эсси Ализаде – Руководство по системам без минимальной фазы

👉 Эта статья также опубликована в блоге Towards Data Science 9. 0050 .

Вы когда-нибудь задумывались, почему, когда вы поворачиваете ручку горячей воды в душе, вода на несколько секунд будет холодной, а потом станет горячей или наоборот?

В этой статье мы собираемся ответить на этот вопрос, коснувшись двух концепций, а именно систем с минимальной фазой (MP) и передаточных функций.

Позвольте мне сначала уточнить вопрос. Явление, о котором я упоминал в вопросе, особенно заметно в климате, где температура воды отличается от температуры окружающей среды. Я жил в обоих экстремальных климатических условиях. В жаркой стране, где летом температура достигает 45° по Цельсию (113° по Фаренгейту), если повернуть ручку подачи холодной воды, вода сначала становится очень горячей, а затем через некоторое время становится холоднее. С другой стороны, сейчас я живу в городе, где зимой температура достигает -20° по Цельсию (-13° по Фаренгейту), а то и меньше. Если вы повернете ручку горячей воды, потребуется несколько секунд, чтобы вода нагрелась.

Оба явления следуют аналогичному поведению с точки зрения техники управления.

Эта статья ответит на этот вопрос с точки зрения теории систем управления. Короткий ответ заключается в том, что система подачи воды в душе не является системой с минимальной фазой (NMP).

Чтобы лучше понять, как работает система NMP, давайте рассмотрим пример. Нам понадобится математическая модель для нашей системы. Поскольку NMP можно лучше понять, используя модель передаточной функции, нам необходимо знать об этой концепции. Однако, поскольку это представление менее распространено, чем другие математические модели, такие как дифференциальные уравнения, давайте сначала кратко рассмотрим, что такое передаточная функция и как модель может быть представлена ​​таким образом. Если вы уже знаете, что такое передаточная функция, смело переходите к примеру.

Существует несколько способов представления математической модели физической системы, таких как дифференциальные уравнения, представление в пространстве состояний и передаточная функция. Чаще всего мы используем функции, основанные на времени, для моделирования наших физических систем, используя первые два упомянутых подхода (просто для ясности, мы можем написать дифференциальные уравнения модели в частотной области, но это менее распространено в математическом моделировании физических систем). Однако передаточная функция дает нам другой способ взглянуть на систему, анализируя систему в частотной области. Теперь давайте посмотрим, что такое передаточная функция!

Что такое передаточная функция?

Модель передаточной функции описывает отношения ввода-вывода системы с использованием соотношения полиномов. Таким образом, входной сигнал подается системе для создания контролируемого вывода (также известного как ответ). Этот тип моделирования отличается от использования дифференциальных уравнений и представлений в пространстве состояний, где доступна динамика модели.

💡 Передаточная функция – это еще один способ просмотра динамической системы, но в частотной области путем анализа реакции системы на заданный входной сигнал.

Передаточная функция системы управления представляет собой отношение преобразований Лапласа (\mathscr{L}\{\}) выходных сигналов к преобразованию Лапласа входного сигнала. Короче говоря, вместо анализа модели во временной области с использованием дифференциальных уравнений, основанных на времени, целью здесь является анализ модели в частотной области с использованием преобразования.

H (s) = \ frac {L \ {u (t) \}} {L \ {y (t) \}} = \ frac {U (s)} {Y (s)}

Итак, допустим, у нас есть система с u(t) и y(t) в качестве входных и выходных сигналов. Передаточная функция может быть рассчитана, как показано выше.

Корни полинома числителя называются модельными нулями , а корни полиномов знаменателя называются модельными полюсами . Нули влияют на вход в систему, а полюса влияют на реакцию системы и ее стабильность. Для анализа с нулевым полюсом мы должны использовать *s*-плоскость — комплексную плоскость, на которой графически отображаются преобразования Лапласа (см.

MATLAB 2020).

В этом посте нас интересует только первоначальный отклик системы, чтобы ответить на вопрос, почему душ сначала становится холодным, прежде чем становится горячим? Поскольку начальный отклик системы тесно связан с нулями системы, как отмечалось ранее, поэтому мы не будем говорить о полюсах (возможно, это может стать темой для отдельной статьи).

Что такое неминимально-фазовые системы?

Теперь, когда мы знакомы с системой NMP, давайте дадим формальное определение этой системе:

Важно

👉 Системы с неминимальной фазой — это причинно-следственные и стабильные системы, обратные системы которых являются причинно-следственными, но нестабильными (см. Википедию 08.08.2020).

Наличие задержки в нашей системе или нуля модели в правой половине *s*-плоскости (также известной как правая половина плоскости или RHP) может привести к системе с неминимальной фазой.

Обратите внимание, что существует только одна система с минимальной фазой для данного отклика амплитуды, но существует бесконечное количество систем NMP. Именно по этой причине мы не слышим такой термин, как система с максимальной фазой. См. Hoagg and Bernstein (2007) для более подробной информации о неминимально-фазовых системах с математическим описанием.

Теперь, когда мы знакомы с передаточными функциями, давайте посмотрим, как будет выглядеть система с неминимальной фазой, и ответим, почему вода сначала становится холоднее, прежде чем становится горячей!

Ниже приведены две системы с одинаковыми полюсами, но с разными нулями. Система 1 имеет ноль при s=-2, а Система 2 имеет ноль при s=2.

Рис. 1. Передаточная функция системы 1

Рисунок 2: Передаточная функция системы 2

Давайте разделим полюса и нули Системы 1 для нашего анализа. Как отмечалось ранее, вы можете думать о нуле как о модифицированном вводе (назовем его U'(s)). Как отмечалось ранее, в этой статье нас интересуют нули модели, поэтому мы сосредоточимся на зеленом блоке. 9{-1} \{ (s + 2) U(s) \} \\ \longrightarrow \: u'(t) &= \frac{d}{dt}u(t) + 2u(t) \end{выровнено}

Следуя той же процедуре для Системы 2, измененный ввод для Системы 2 будет

.

u’_ {\ text {Система 2}} (t) = {\ color {red} -} \ frac {d} {dt} u (t) + 2u (t)

Итак, разница только в этом отрицательном знаке. Давайте построим входные и модифицированные входные сигналы для обеих систем и посмотрим, чем они отличаются.

Давайте использовать единичный шаг в качестве входного сигнала u(t) (функция серого вверху). Поскольку входной сигнал представляет собой единичный шаг, выходной сигнал y(t) называется переходной характеристикой. Модифицированный ввод u'(t) проиллюстрирован ниже и представляет собой сумму 2u(t) и производной u(t). Производная компонента u'(t) выделена синим цветом для Системы 1 и красным для Системы 2.

Системный ввод во временной области

Отрицательная производная u(t) в Системе 2 приводит к тому, что ступенчатая характеристика Системы 2 сначала идет в направлении, противоположном ожидаемой реакции (установившееся значение), а затем движется к ожидаемой реакции (красная кривая). Это контрастирует с переходной характеристикой Системы 1 (синяя кривая), которая не имеет этого недорегулирования в начале. Для хорошей иллюстрации того, что такое системы с неминимальной фазой, вы можете проверить (MATLAB 2019).

Ответ системы

Итак, следующий вопрос: что делать, когда у нас есть система с неминимальной фазой?

Решение — просто подождать ⏳. Приходится ждать, пока недолет не закончится. Мы также можем разработать контроллер/компенсатор для таких систем. Однако разработка контроллера для систем NMP сложнее по нескольким причинам, таким как риск нестабильности системы или более медленного отклика.

Теперь вернемся к нашему вопросу в самом начале. Почему вода в душе сначала холодная, когда открываешь подачу горячей воды, прежде чем становится горячей?

Ответ заключается в том, что когда вы открываете подачу горячей воды в душевых, система испытывает недогрев, так как это неминимальная фаза перед тем, как вода нагреется. В этом случае лучше подождать несколько секунд, чтобы система восстановилась (от недолета). Вы не должны менять направление или открывать другую ручку, так как в конечном итоге это приведет к более холодному душу!

Другим примером, который обычно используется в книгах по системам управления, является изменение высоты самолета в ответ на отклонение руля высоты. В этом случае, когда летательный аппарат пытается увеличить свою высоту с помощью руля высоты, высота немного уменьшается из-за того, что летательный аппарат свешивается вниз (что приводит к нисходящей аэродинамической силе), прежде чем он увеличивает свою высоту. Этот пример доступен с математической моделью в главе 6 книги Франклина «Управление динамическими системами с обратной связью» (7-е издание) (см. Франклин, Пауэлл и Эмами-Наейни, 2002).

В этой статье мы узнали о том, что такое неминимально-фазовая система и почему такая система сначала испытывает реакцию не в ту сторону (крутишь ручку горячей воды, а вода сначала холодная!). Мы также говорили о передаточной функции и о том, как она может быть полезна при анализе систем.

📓 Блокнот Jupyter, содержащий код, используемый для создания пошаговых ответов для тематического исследования, доступен на GitHub.

Ссылки

Франклин, Джин Ф., Дж. Дэвид Пауэлл и Эмами-Наини. 2002. Управление динамическими системами с обратной связью .