推断系稳定性的方法一、 稳定性判据(时域)1、赫尔维茨判据系统稳定的充分必要条件:特征方程的各项系数全部为正;将系统特征方程各项系数排列成如下行列式;当主行列式及其对角线上的各子行列式均大于零时,即则方程无正根,系统稳定
赫尔维茨稳定判据之行列式直接由系数排列而成,规律简单明确,使用也比较方便,但是对六阶以上的系统,很少应用
例;若已知系统的特征方程为 试推断系统是否稳定
解:系统特征方程的各项系数均为正数
根据特征方程,列写系统的赫尔维茨行列式
由△得各阶子行列式;各阶子行列式都大于零,故系统稳定
2、劳思判据(1)劳思判据充要条件:A、系统特征方程的各项系数均大于零,即 ai〉0;B、劳思计算表第一列各项符号皆相同
满足上述条件则系统稳定,否则系统不稳定,各项符号变化的次数就是不稳定根的数目
(2)劳思计算表的求法:A、列写劳思阵列,并将系统特征方程的系数按如下形式排列成列首两行,即: B、计算劳思表系数 bi的计算要一直进行到其余的 bi值都等于零为止
用同样的前两行系数交叉相乘,再除以前一行第一个元素的方法,可以计算 c,d,e 等各行的系数
(3)劳思判据的两种特别情况A、劳思计算表第一列出现零的情况因为不能用零作为除数,故第一列出现零时,计算表不能继续排下去
为解决该问题,其办法是用一个小的正数 ε 代替0 进行计算,再令 ε→0 求极限来判别第一列系数的符号
B、劳思计算表中出现某一行各项全为零的情况此时,劳思表将在全为零的一行处中断,其解决办法是将不为零的最后一行的各项组成一个“辅助方程式”,将该方程式对 s 求导数,用求得的各项系数代替原来为零的各项,然后按劳思计算表的写法继续写完以后各项,对称根可由辅助方程求得
例 1:已知系统特征方程为 判别系统是否稳定,若不稳定,求不稳定根的数目
解:根据特征方程可知,其各项系数均为正
列写劳思计算表并计算得:当