控制系統

轉移函數(transfer function)

轉移函數是線性系統的指紋:一個單一的代數式 G(s),精確告訴你這系統如何把任何輸入變成輸出。把它想成一份用拉普拉斯變數 s 寫成的食譜——把輸入乘上 G(s),等同於在時域裡與脈衝響應做卷積,只是化成了純代數而非微積分。它定義為輸出對輸入之比,G(s) = Y(s) / X(s),前提是系統從靜止狀態出發。

它真正的價值藏在分子與分母裡。分母的根是極點——決定系統如何自然地鳴響、衰減或發散。分子的根是零點——塑造哪些頻率被擋掉或被放大。一個二階受控體如 ω_n² /(s² + 2ζω_n s + ω_n²),把整個「性格」——它的快慢(ω_n)、阻尼(ζ)、會不會過衝——全壓進四個符號裡。一旦握有 G(s),整箱工具就打開了:你能預測步階響應、畫波德圖、判斷穩定性,全程不必親手解一條微分方程。

G(s) = ω_n² / (s² + 2ζω_n·s + ω_n²)

轉移函數只描述線性非時變(LTI)系統,且只描述輸入對輸出的行為。兩個 G(s) 相同的系統內部可能大不相同——這正是狀態空間描述揭露、而轉移函數隱藏的東西。

又稱
plant modelsystem function傳遞函數