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earth and environmental science,social behavior and personality

时间:2023-05-05 03:34:07 阅读:259197 作者:3244

之前我们结束了“快”的部分,下面开始到“稳”的部分

稳定的概念前面提过多次,即能保证在撤去扰动之后输出值能变回原来值

稳定的充分必要条件

从单位脉冲响应为0可以推出系统稳定,不为0则不稳定(脉冲响应看成一个扰动信号)

1.所有的极点都在虚轴左侧2.特征式的所有项系数 > 0 (必要条件) 几点注意1.所有的闭环的极点都在虚轴左边可以推出系统稳定2.特征式所有系数大于0只能说系统可能稳定,但是如果不满足,那系统一定不稳定3.特征式:an s^n +an-1 s^(n-1) + ... +a0 = 0 可以化简,比如ai全部 < 0 ,则也是认为满足必要条件4.严格关注 > 0的含义,特征式不能缺项

对于一阶二阶的特征式,我们可以通过计算得到极点,对于三四阶我们可以查表,但对于高阶问题我们无法算出极点,那我们怎么才能得到系统的稳定性呢?

jddqyg判据(Routh)应运而生:

jddqyg判据针对特征式得到稳定性,特征式一般就是开环传递函数的分母:

way:列jddqyg表s^4 a0 a2 a4s^3 a1 a3s^2 x1 x2s^1 s^0 将s^n 从高阶向低阶 由上而下 排列将系数按照上下上下的方法排列在1.2两行第三行开始通过计算得到[x1=(a1*a2-a0*a3)/a1] x2则是把 (a2 a3)换成(a4 0)往下依次按照此法推出

看下面这个图应该很清楚吧…

验证方法:最后一行一定是特征式的常数项!!!如果不是一定算错了

列好jddqyg表我们怎么去判断稳定性呢?

关注第一列的所有元素,看符号变化次数,变化了几次就说明有几个极点在虚轴右侧,如果符号没有变化,就认为它是稳定的 jddqyg判据的特殊情况

使用jddqyg判据可能会遇到某些特殊情况直接没法算下去了,不要自闭,我把可能情况和解法罗列下来

1.jddqyg表的第一列出现 0 看了上面方法,大家应该知道,jddqyg表的第一列都需要作为分母(除了最下面一个)那我们万一算出来一个 0 ,该怎么往下算呢? 解:设一个变量ε代替 0 ,并且把它当成一个数字,继续往下运算 这里ε认为是一个大于0的微小量 2.出现一行两个数都是 0 解:用这一行的上面一行列出一个辅助方程,求导之后就得到全零行应该的数值

輔助方程的列法是第一个数作为这一行的s^n的系数,第二个作为s^(n-2)...以此类推

大概做不下去的就这两种特殊情况吧,那我们的jddqyg判据使用应该是没啥问题了,下面说几个应用

jddqyg判据的应用

1.询问极点的分布情况

列出jddqyg表,根据第一列的符号变换情况得到虚轴右边极点数

2.稳定时某参数的范围

列出特征式,并把未知数当成已知写jddqyg表,最后以第一行符号相同为理由写不等式得范围

ps:二次特征式只需要三项的系数大于0,就是稳定的(根据jddqyg表得到的定理)

3.询问极点大于某数或小于某数的时候的情况

用变量代换法,例如,问极点小于 -1的个数,我们本来列特征式是用 s,现在我们令x=s+1 然后用x代换进入特征式,得到的极点情况是以 x=0为分界,实则就是以s = -1为界 总结

1.稳定性只与传递函数自身有关,与输入输出无关
2.稳定性决定于闭环极点,
闭环零点影响和改变动态性能指标,但不影响稳定性
3.开环的稳定性和闭环没有关系,一定去单独算

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