控制系統

奈奎士穩定判據(Nyquist criterion)

奈奎士判據是一個圖解測試,僅憑觀察開迴路頻率響應就判定閉迴路穩定性——完全不必計算閉迴路極點。你把 G(jω)H(jω) 隨頻率 ω 從 −∞ 掃到 +∞ 畫成複數平面上的一條曲線,再數那條曲線繞著 −1 + j0 這一個點纏繞了幾圈。精妙之處在於:這一個數值——完全來自你實際能量到的開迴路資料——揭露了你還沒造出來的閉迴路系統會不會穩定。

記帳規則是 Z = N + P:不穩定的閉迴路極點數(Z)等於對 −1 的順時針包圍圈數(N)加上不穩定的開迴路極點數(P)。對於開迴路本身穩定的常見情形(P = 0),結論漂亮地簡單——若曲線完全不包圍 −1,閉迴路就穩定;包圍了 −1 就不穩定。不同於波德餘裕測試,奈奎士能處理難倒簡單方法的棘手情況:有多個增益交越的迴路、降低增益反而不穩定的條件穩定系統、以及開迴路本身就不穩定的受控體。它正是增益與相位餘裕背後真正的嚴謹基礎——那兩者其實只是它的捷徑。

Z = N + P (Z, P = unstable closed-/open-loop poles; N = CW encirclements of −1)

−1 這個點之所以特殊,是因為閉迴路分母是 1 + GH;當 GH = −1 時它歸零(一個極點)。於是整個「閉迴路極點是否落在錯的一側?」的問題,就化成「GH 曲線與 −1 這點的關係如何?」。

又称
Nyquist plotencirclement criterion奈奎士判據