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自动控制原理总结之判断系统稳定性方法

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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 ε →0 时, 故第一列有两次变号,系统特征方程有两个正根,系统不稳定。例 2:已知控制系统的特征方程为 试判定系统的稳定性。 解:根据系统的特征方程可知,其各项系数均为正.列写劳思计算表并计算得:因 s3 行各项全为零,故以 s4 行的各项作系数,列写辅助方程如下:将 A(s)对 s 求导,得:再将上式的系数代替 s3 行的各项系数,继续写出以下劳思计算表:从劳思表的第一列可以看出,各项均无符号变化,故特征方程无正根.但是因 s3行出现全为零的情况,...

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