1

مستوى s — خريطة مصير النظام (s-plane)

تخيّل مستوى s كأنه خريطة: كل نظام تحكم له نقاط تسمى الأقطاب (Poles) — وهي جذور المعادلة المميزة Characteristic Equation. مكان القطب على هذه الخريطة يحسم مصير النظام: النصف الأيسر أمان واستقرار، والنصف الأيمن انفجار وعدم استقرار.

s-planeالمحور الأفقي: σ (Real) — المحور الرأسي: jω (Imaginary)
💡 القاعدة الذهبية: الجزء الحقيقي σ للقطب يتحكم في التلاشي أو النمو (لأنه يدخل في الأس e^(σt))، بينما الجزء التخيلي ω لا يقتل النظام ولا ينقذه — هو فقط يضيف التذبذب (Oscillation) بتردد ω.
2

جولة في حالات الأقطاب — Pole Cases

تنقّل بين 6 حالات جاهزة، وشاهد في كل حالة: مكان القطب على مستوى s + الاستجابة الزمنية الحية.

s-plane
Time Response — y(t)استجابة حية
Pole(s)
    3

    المختبر الحي — حرّك القطب بنفسك 🎛️

    هنا اللحظة الأهم في الصفحة: اسحب المنزلقين وشاهد القطب يتحرك على مستوى s، والاستجابة الزمنية تُعاد رسمها فوراً. ركّز: σ يسحب المنحنى للأسفل أو يدفعه للانفجار، وω يضيف الاهتزاز فقط.

    -2.0
    3.0
    ● Stable

    s-plane
    Time Response — y(t)
    4

    من المعادلة المميزة إلى الأقطاب

    الأقطاب لا تأتي من فراغ — هي جذور المعادلة المميزة. خذ هذا المثال الكلاسيكي وشاهد كيف تتحول معادلة من الدرجة الثالثة إلى 3 أقطاب على الخريطة.

    s3 + 6s2 + 11s + 6 = 0

    بالتحليل: (s + 1)(s + 2)(s + 3) = 0 → إذن الجذور (الأقطاب):

    s = −1 s = −2 s = −3
    5

    أنظمة قياسية جاهزة — اختر وجرّب

    اضغط أي نظام قياسي وسيتحدث المختبر الحي في القسم 3 مباشرة (سيُنقل بك إليه تلقائياً).

    6

    الخلاصة في جدول واحد

    PolesTime ResponseStabilityالسبب
    s = −a  (a>0) e^(−at) ↓ Stable أس سالب → الاستجابة تتلاشى إلى الصفر
    s = +a e^(+at) ↑ Unstable أس موجب → نمو بلا حدود
    s = 0 1 (constant) Marginally Stable لا تلاشي ولا نمو — النظام على الحافة
    −σ ± jω e^(−σt)·cos(ωt) Stable تذبذب بسعة متناقصة (Underdamped)
    +σ ± jω e^(+σt)·cos(ωt) Unstable تذبذب بسعة متزايدة حتى الانفجار
    ± jω cos(ωt) Marginally Stable تذبذب دائم بسعة ثابتة (Undamped)
    🎯 القاعدة النهائية: النظام Stable إذا — وفقط إذا — كانت كل الأقطاب في النصف الأيسر (Re(s) < 0). أي قطب في النصف الأيمن = Unstable. أقطاب على المحور التخيلي (غير مكررة) وبقية الأقطاب يسار = Marginally Stable.
    7

    اختبر نفسك 🧠

    سيظهر لك قطب عشوائي — قرر مصير النظام قبل أن ترى الإجابة والاستجابة الفعلية.

    النتيجة: 0 / 0
    s = ?