(2)b=0,系统特征根一个是零,一个是-a, 用解析法可以求出相轨迹的微分方程为&= ax+A,A是与初始点(x0,x&0)有关的常数,分别对a=±2绘出相轨迹及时间响应曲x
线。
&+2ζωnx&+ωnx=0,系统特征根的位置由(3)b>0, 系统微分方程又可以表示为:&x
阻尼比ζ来决定:
①0<ζ<1, 特征根是一对具有负实部的共轭复根,时域响应是衰减振荡形式,对应平衡状态是稳定焦点。取ζ= 1.5, ωn=1,绘出相轨迹及时间响应曲线。
②ζ≥1,特征根是两个负实数根,时域响应是单调衰减,平衡状态为稳定节点。取2ζ= 1.5, ωn=1,绘出相轨迹及时间响应曲线。
③ζ=0,特征根是一对纯虚根,自由运动为等幅振荡,取ωn=1绘出相轨迹及时间响应曲线。
④ 1<ζ<0,特征根是一对具有正实部的共轭复根,自由运动呈发散振荡形式,对应平衡状态是不稳定焦点。取ζ= 0.5, ωn=1,绘出相轨迹及时间响应曲线。
⑤ζ≤ 1,特征根是两个正实数根,时域响应是单调发散,平衡状态为不稳定节点。取ζ= -1.5, ωn=1,绘出相轨迹及时间响应曲线。
2、采用Simulink分析一般非线性系统的相轨迹及稳定性
如图给定带测速反馈Kps的非线性系统和非线性环节N(A),其中参考输入
&r(t)=R, R>a,取R=5, a=0.5, kp=8,T=0.5。当测速反馈回路未接入时,在相平面e e
上绘出非线性系统的相轨迹及时域响应,并分析系统稳定性。
&=0出发的非线性系统的&上绘出从e=R,e然后加入局部测速反馈之后,在相平面e e
相轨迹及时域响应,并分析系统稳定性。观察相轨迹的变化,说明测速反馈的作用。