控制系統

極點與零點(poles and zeros)

極點與零點是複數 s 平面上幾個特殊的點,它們完整刻畫了線性系統的轉移函數。極點是讓 G(s) 衝向無窮大的 s 值(分母的根);零點是讓 G(s) 降為零的地方(分子的根)。極點是其中更重要的一半:每個極點是系統「想要」運動的一個自然模態——像鐘的共振頻率,只是極點還編碼了該模態會衰減、維持、還是發散。

極點在平面上的位置就是命運。位於左半平面(實部為負)的極點對應一個會衰減的模態——穩定。位於右半平面的極點則無界成長——不穩定。落在虛軸上的極點會永遠鳴響。離虛軸的距離決定它穩定下來的快慢;偏離實軸的角度決定它過衝與振盪的程度。零點不會造成不穩定,但會雕塑響應:右半平面的零點會帶來惡名昭彰的「反向」凹陷,輸出一開始先朝相反方向竄(想像車子先稍微後退再猛然前衝)。讀懂極零點圖,你就讀懂了系統的靈魂。

極點坐落何處,決定系統是平靜下來還是失控。

靠近虛軸的極點(慢、阻尼弱)通常主宰響應——設計者常把高階系統用它的「主導極點」近似,忽略遠在左邊的快極點。

又称
pole-zero map極零點極點零點圖