極と零点の効果

極は応答の「形」を、零点は応答の「立ち上がり方」を決める。特に右半平面の零点は逆応答を生む

s平面(クリック/ドラッグで零点を移動)
× 極 ○ 零点 右半平面(不安定領域)
オレンジの○をドラッグすると零点が動きます(実軸上のみ)。
伝達関数 G(s)
直流ゲインが常に 1 になるよう正規化しています(G(0)=1)。
零点の位置 z
-5.00
極1 の位置 p₁
-1.00
極2 の位置 p₂
-2.00
最小位相系との比較
鏡像の零点と比較
零点を実軸に対し符号反転(z → −z)した系と重ねます
ゲイン特性はまったく同じで、位相と時間応答だけが変わることを確認できます。
ステップ応答
y(t) 目標値 1
応答の特性値
項目値
零点の種類—
初期の傾き dy/dt(0⁺)—
最小値(アンダーシュート)—
最大値(オーバーシュート)—
整定時間 Ts(±2%)—
ゲイン線図と位相線図
|G| [dB]
∠G [deg]
📖 教育ポイント
・極は応答の減衰の速さ・振動の有無という「形」を決める
・零点は各モードの重み(留数)を変え、立ち上がり方を変える
・零点が極から遠いほど影響は小さく、応答は極だけで決まるものに近づく
・零点が左半平面で極に近いと、オーバーシュートが大きくなる
・零点が右半平面(z > 0)にあると、いったん逆方向に動く逆応答が現れる(非最小位相系)
・非最小位相系は、ゲイン特性が同じでも位相が大きく遅れるため制御が難しく、達成できる帯域が制限される
・倒立振子や船の舵、ボイラーの水位などが非最小位相系の実例