BlockWerk 文档
Z/P

ZeroPole

Continuous

ZeroPole 方块通过系统的零点和极点来表示传递函数:

H(s) = K · (s - z₁)(s - z₂)...(s - zₘ) / (s - p₁)(s - p₂)...(s - pₙ)

这种形式在控制系统设计、稳定性分析和频率响应可视化中非常直观。

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数学模型

H(s)=K(s−z1)(s−z2)⋯(s−zm)(s−p1)(s−p2)⋯(s−pn)H(s) = K \frac{(s - z_1)(s - z_2)\cdots(s - z_m)}{(s - p_1)(s - p_2)\cdots(s - p_n)}

其中:

  • z₁, z₂, ..., zₘ:零点(分子多项式的根)
  • p₁, p₂, ..., pₙ:极点(分母多项式的根)
  • K:静态增益

输入与输出

Direction ID Label 类型 Status
→ In in Input number Required
→ In reset Reset number Required
← Out out Output number Output

参数

参数 Label 类型 默认值 描述
zeros Zeros (space-separated real parts) polynomial -1
poles Poles (space-separated real parts) polynomial -2
gain Gain (K) number 1
initialCondition Initial Condition number 0

使用示例

示例 1:简单低通滤波器

Zeros: (empty)
Poles: "-1"
Gain: 1

表示传递函数 H(s) = 1/(s+1),截止频率为 1 rad/s 的一阶低通滤波器。

示例 2:超前补偿器(相位提升)

Zeros: "-1"
Poles: "-5"
Gain: 5

表示 H(s) = 5(s+1)/(s+5),常用于经典控制设计中提高相位裕度。

示例 3:共轭复数极点(欠阻尼系统)

Zeros: (none)
Poles: "-1+1.732j, -1-1.732j"
Gain: 1

表示阻尼比 ζ ≈ 0.5、固有频率 ωₙ ≈ 2 rad/s 的欠阻尼二阶系统。

说明与最佳实践

  • 共轭对:实系数系统的复数极点和零点必须成共轭对给出
  • 稳定性:稳定系统的所有极点必须具有负实部;虚轴上的极点为临界稳定
  • 增益 K:调节整体幅值,不改变相位或零极点位置
  • 无零点情况:省略零点将被视为全极点系统;空分子仅保留增益 K
  • 高阶系统:极点超过约 20 个时可能会出现数值精度问题;建议进行模型降阶或使用状态空间形式

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