Кіріспе

Бақылау теориясындағы тұрақтылық критерийі – полиномиялық түбірлердің жалпы мінез-құлқы. Бақылау және тұрақтылық теорияларында түбір локусы талдауы – жүйедегі белгілі бір параметрдің, әдетте кері байланыс жүйесіндегі күшейткіштің өзгеруіне байланысты жүйе түбірлерінің қалай өзгеретінін зерттеуге арналған графикалық әдіс. Бұл Уолтер Р. Эванс әзірлеген классикалық басқару теориясы саласында тұрақтылықты анықтауға қолданылатын техника. Түбір локусы жабық циклдік беріліс функциясының полюстерін күрделі s жазықтығында күшейткіш параметріне тәуелді түрде көрсетеді (полюс-нөлдік сызбаны қараңыз). Эванс 1948 жылы түбір локустарын есептеуге арналған аналогтық компьютерді де ойлап тапты, оны "Спируль" ("спираль" және "есептеу сызғышы") деп атады; ол цифрлық компьютерлер пайда болғанға дейін кеңінен қолданылды.

Қолданылуы

Жүйенің тұрақтылығын анықтаумен қатар, тамыр локусын кері байланыс жүйесінің демпингтік коэффициентін (ζ) және табиғи жиілігін (ωn) жобалау үшін де пайдалануға болады. Тұрақты демпингтік коэффициентінің сызықтарын координаталардың басынан радиалды түрде, ал тұрақты табиғи жиілік сызықтарын – ортасы координаталардың басындай болатын аркосинус түрінде салуға болады. Тамыр локусы бойында қажетті демпингтік коэффициенті мен табиғи жиілігіне сәйкес келетін нүктені таңдап, K күшейтімді есептеп, басқару құрылғысында (контроллерде) іске асыруға болады. Тамыр локусын қолдана отырып, басқару құрылғысын жобалаудың күрделірек әдістері көптеген басқару оқулықтарында келтірілген: мысалы, кешіктіруші (lag), алдын ала беруші (lead), PI, PD және PID басқару құрылғыларын осы әдіспен шамамен жобалауға болады. Демпингтік коэффициенті мен табиғи жиіліктің анықтамасы, жалпы кері байланыс жүйесін екінші реттік жүйемен жақсы жуықтауды қарастырады; яғни жүйеде басым полюстер жұбы болады. Мұндай жағдай жиі кездеспейді, сондықтан жобаның мақсаттарына қол жеткізілгенін тексеру үшін соңғы жобаны модельдеу (симуляциялау) жасаудың қажеті бар.

z жазықтығы s жазықтығына қарсы

Тамыр локусы әдісі үлгіленген деректер жүйелерін талдау үшін де қолданылуы мүмкін, z жазықтығында тамыр локусын есептеу арқылы, бұл s жазықтығының дискретті аналогы. Теңдеу үздісіз s жазықтығының полюстерін (нөлдерін емес) z доменіне бейнелейді, мұнда T – сынамалау периоды. Тұрақты, сол жақ жарты жазықтықтағы s жазықтығы z жазықтығының бірлік шеңберінің ішкі бөлігіне бейнеленеді, ал s жазықтығының нүктесі |z| = 1-ге тең (өйткені e⁰ = 1). S жазықтығындағы тұрақты демпфирлеудің диагональді сызығы z жазықтығында (1,0) нүктесінен спираль тәрізді айналып, шығу тегіне қарай қисық түзеді. Найквисттің алиасинг критерийлері z жазықтығында x ось арқылы графикалық түрде көрсетіледі, мұнда тұрақты демпфирлеудің сызығы бұрын сипатталған спираль бойында шексіздікке дейін айналады, бірақ үлгіленген деректер жүйелерінде жиілік мазмұны Найквист жиілігінің бүтін еселіктерімен төменгі жиіліктерге алиасингке түседі. Яғни, үлгіленген жауап төменгі жиілікте және жақсы демпфирленген күйде көрінеді, себебі z жазықтығындағы тамыр басқа, жақсы демпфирленген тұрақты демпфирлеудің спиральді қисығының бірінші циклына сәйкес келеді. Басқа да көптеген қызықты және маңызды бейнелеу қасиеттерін сипаттауға болады, соның ішінде z жазықтығындағы контроллерлер, олардың z жазықтығындағы трансфер функциясынан (полиномдардың нөлдік/полюстік қатынасы) тікелей жүзеге асырылу мүмкіндігі бар, ашық контур трансфер функциясының z жазықтығындағы графигіне бейнеленеді және тамыр локусын пайдаланып дереу талдауға болады. Тамыр локусы графикалық бұрыш әдісі болғандықтан, тамыр локусының ережелері z және s жазықтықтарында бірдей жұмыс істейді. Тамыр локусының идеясы бір параметр K өзгеретін көптеген жүйелерге қолданылуы мүмкін. Мысалы, оның мінез-құлқын анықтау үшін нақты мәні белгісіз кез келген жүйе параметрін өзгерту пайдалы.