列出Routh阵列表如下:
行 列 1s5 2s4 3s3 1 2 1 0 ? 2 6 3 -1 3 1 1 0 4 0 0 0 ??????3?s3 4s2 5s 6s0 ?????0且??0? 3?1-1 0 0 ????1? 1 0 0 ?2?3??1? 3??11 0 0 0 ??0 0 0 第一列改变了两次符号,所以特征根中带正实部的根数为2个;带零实部的根数为0个;带负实部的根数为3个。
(5)s?s?2s?2s?8s?8?0 列出Routh阵列表如下:
行 列 1s 2s1 1 1 -4 2 16 8 2 -2 2 0 8 0 0 3 8 8 0 0 0 0 4 0 0 0 0 0 0 5432??54?? ??323s 4s?? ??105s 6s?? 第一列改变了两次符号,所以特征根中带正实部的根数为2个;带零实部的根数为0个;带负实部的根数为3个。
T6-12 有一系统的特征方程为
s3?(??1)s2?(????1)s?(??1)?0
试讨论使系统稳定时?,?的取值范围。
解:列出Routh阵列表如下:
行 列 1s3 2s2 3s1 4s0 1 1 2 3 0 0 ??????1 ??1 0 ??????1 ?????? ??1??1 0 ??0 0 欲使系统稳定,则需满足特征方程的全部系数均为正值且Routh阵列中的第一列各项均为正号。
???1?0???????即?????1?0且?0,解得:??0,??1.
??1???1?0?T6-13 给定下列闭环系统的开环传递函数,试应用Nyquist判据判断这些闭环系统的稳定性: (1)G0(s)?2s?1;
2(s?1)10。
(1?s)(1?2s)(1?3s)(2)G0(s)?解:(1)、?G0(s)?2s?1,?G0(s)在不含虚轴的右半s平面上不含极点,即P0?02(s?1)j2??11?2?2?j?G0(j?)??,积分因子数为0,极点数?零点数?1?1?0.22(j??1)21??1当??0时,G0(j0)?;当???时,G0(j?)?1.2画出G0(j?)的Nyquist图,如图(a)所示:????
Im0.250-1??00.51???Re图?a?
?-1,j0?,即N?0.由图?a?知,G0?j??的Nyquist曲线不包围点???N?P0?0,?闭环系统是稳定的。(2)、?G0(s)?10,?G0(s)在不含虚轴的右半s平面上不含极点,即P0?0(1?s)(1?2s)(1?3s)1010?1?11?2??j?6?3?6??G0(j?)??,222(1?j?)(1?2j?)(1?3j?)?1????1?4???1?9??积分因子数为0,极点数?零点数?3?0?3.3当??0时,G0(j0)?10;当???时,G0(j?)?0???.2令ImG0(j?)?0得???1rad/s,考虑正频率特性,此时:ReG0(j1)??1;1rad/s?0.3rad/s,考虑正频率特性,此时:ImG0(j0.3)??6.1.11画出G0(j?)的Nyquist图,如图(b)所示:令ReG0(j?)?0得???Im??
-1???0??010Re-6.1图?b?
?-1,j0?,由图?b?知,G0?j??的Nyquist曲线通过点?闭环系统临界稳定,即不稳定。T6-14 已知系统的开环Nyquist图如图T6-14所示。图中P右代表系统开环传递函数在右半s平面上的极点数,试判断它们的稳定性。
题后小结:ImIm???-1Re-1?????0Re??0?a?P右?2?b?P右?0ImIm??0???-1???Re-1Re??0?c?P右?0?d?P右?0ImIm??0???????0-1Re-1Re??e?P右?0?f?P右?1? 题号 P右 N ???N?P右? 系统稳定性 (a) 2 -2 0 稳定 (b) 0 2 2 不稳定 (c) 0 0 0 稳定 (d) 0 2 2 不稳定 (e) 0 2 2 不稳定 (f) 1 1 2 不稳定
?1?、在Nyquist曲线中,正频率曲线与负频率曲线关于实轴对称;?2?、当??0时的曲线与坐标轴交于无穷远处时,应从Nyquist曲线的??0?处沿顺时针环绕n??到??0?处,其中n为开环传递函数的积分因子数,在坐标图上怎么看出n的值:应从正实轴开始,顺时针走过?角到??0?处,????”负号是因为规定沿顺时针走过的角度为负;?——式中的“2???3?、Nyquist曲线包围点??1,j0?的次数N怎么算???n????在Nyquist曲线画正确的前提下?,请参考:笔者提供两种方法法一:注意顺时针包围为N正,逆时针包围N为负;我们从????处开始,沿行进方向,从上一次穿过实轴到下一次穿过实轴计数一次1(此时Nyquist曲线只走过了180?,所以每次只能计圈,2其正负根据顺时针包围还是逆时针包围去判断);??????0??????就停止;走完一个周期法二:如果不喜欢数圈,那就“穿越”吧,这样快。我们定义Nyquist曲线在点??1,j0?以左穿过负实轴时,称为“穿越”,穿越又有正穿越和负穿越之分(二者的区别请见图A-B)。其中:N?负穿越次数?正穿越次数
?a?~图?b?的N.同学们可以用穿越的方法去计算一下本题中图正穿越负穿越Im-1-?????0Re+不称为穿越N?负穿数—正穿数?2-2?0图A?B
请同学们把第七章的例题7-2、7-3、7-4看懂。