📜  控制系统-根源

📅  最后修改于: 2020-11-25 05:19:14             🧑  作者: Mango


在根轨迹图中,我们可以观察到闭环极点的路径。因此,我们可以确定控制系统的性质。在这种技术中,我们将使用开环传递函数来了解闭环控制系统的稳定性。

根源基础

根轨迹是通过将系统增益K从零变为无穷大,特征方程式根的轨迹。

我们知道,闭环控制系统的特征方程为

$$ 1 + G(s)H(s)= 0 $$

我们可以将$ G(s)H(s)$表示为

$$ G(s)H(s)= K \ frac {N(s)} {D(s)} $$

哪里,

  • K代表乘数

  • N(s)代表具有(s)n阶多项式的分子项。

  • d(s)表示具有分母项(因式分解)米的’的多项式。

用特征方程中的$ G(s)H(s)$值代替。

$$ 1 + k \ frac {N(s)} {D(s)} = 0 $$

$$ \ Rightarrow D(s)+ KN(s)= 0 $$

情况1 − K = 0

如果$ K = 0 $,则$ D(s)= 0 $。

这就是说,当K为零时,闭环极点等于开环极点。

情况2-K =∞

将以上特征方程式改写为

$$ K \ left(\ frac {1} {K} + \ frac {N(s}} {D(s}} \ right)= 0 \ Rightarrow \ frac {1} {K} + \ frac {N( s)} {D(s)} = 0 $$

用上面的等式代入$ K = \ infty $。

$$ \ frac {1} {\ infty} + \ frac {N(s}} {D(s)} = 0 \ Rightarrow \ frac {N(s)} {D(s)} = 0 \ Rightarrow N( s)= 0 $$

如果$ K = \ infty $,则$ N(s)= 0 $。这意味着当K为无穷大时,闭环极点等于开环零点。

从以上两种情况,我们可以得出结论,根轨迹分支始于开环极点,终止于开环零点。

角度条件和幅度条件

根轨迹分支上的点满足角度条件。因此,角度条件用于了解该点是否存在于根轨迹分支上。通过使用量级条件,我们可以找到根轨迹分支上的点的K值。因此,我们可以将幅度条件用于点,这可以满足角度条件。

闭环控制系统的特征方程为

$$ 1 + G(s)H(s)= 0 $$

$$ \ Rightarrow G(s)H(s)=-1 + j0 $$

$ G(s)H(s)$的相角

$$ \ angle G(s)H(s)= \ tan ^ {-1} \ left(\ frac {0} {-1} \ right)=(2n + 1)\ pi $$

角度条件是开环传递函数的角度为180 0的奇数倍的点。

$ G(s)H(s)$的幅值为-

$$ | G(s)H(s)| = \ sqrt {(-1)^ 2 + 0 ^ 2} = 1 $$

大小条件是指开环传递函数的大小为1的点(满足角度条件)。