控制系統

穩定性(stability)

穩定性是你對任何控制迴路問的最重要的一個問題:給它一個有界的擾動,它會安定下來,還是會失控暴走?穩定的系統像碗裡的彈珠——推一下,它滾回碗底。不穩定的則像頂在圓頂上的彈珠——最微小的擾動就讓它永遠滑走。嚴格說,若每個有界輸入都產生有界輸出、沒有任何訊號無限成長,系統就是 BIBO 穩定(有界輸入有界輸出)。

對線性系統,穩定性有一個漂亮俐落的判據:閉迴路轉移函數的每個極點都必須嚴格落在 s 平面的左半邊(實部為負)。只要有一個極點悄悄爬進右半邊——系統就會以不斷增大的振幅振盪,直到某處飽和、削波或燒毀。這正是控制設計的核心動作就是「極點配置」的原因:你在受控體外包上迴授,不只是為了讓它準確,更首要是把每個閉迴路極點安全地拽進左半平面。自動駕駛儀、電網變流器、賽格威平衡車——若迴路一開始就不穩定,全都無用,甚至危險。

臨界穩定是刀刃上的狀態:極點恰落在虛軸上,系統既不衰減也不成長,而是永遠振盪(理想 LC 諧振槽、無阻尼鐘擺)。真正的設計者會留餘裕,把極點瞄準在左半平面內舒服的位置。

又称
BIBO stability穩定度系統穩定