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          繪制根軌跡的數(shù)學依據(jù)及其性質

          作者: 時間:2012-03-17 來源:網絡 收藏
          繪制及其

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                        4.2.1.的二種表達式


                        ⒈系統(tǒng)方塊圖:如圖4-3 所示。

                        圖4-3

                        2.:

                        注:
                        (1).………開環(huán)放大系數(shù),增益,傳遞系數(shù)。

                        ……時間常數(shù)。
                        ………開環(huán)零極點形式的傳遞系數(shù)。
                        ……開環(huán)零點、極點的負值。

                        (2).與關系:

                        4.2.2 特征方程D(s)=0 的幾種表達形式:


                        ⒈.閉環(huán)傳遞函數(shù)的幾種形式:


                        ⑴.


                        ⑵.

                        ⒉" " 的幾種形式:

                        ⑴.


                        ⑵.


                        ⑶.

                        ⑷.


                        ⑸.(k=0,1,2,3,……)


                        ⑹.


                        4.2.3繪制根跡的

                        ⒈. 幅角條件,幅值條件--幅相條件:


                        ⑴.所謂幅角條件(相角條件):


                        ①.(k=0,1,2,3,……) (4-1)
                        ②. 幅角條件是繪制根跡的根本依據(jù)
                        --根平面上凡是滿足幅角條件的點的全體就是根跡。
                        ③.可利用幅角條件畫根跡。

                        ⑵.所謂幅值條件:


                        ①.(4-2)
                        ②.根跡上凡是滿足幅值條件的點,就是相應K值的閉環(huán)極點sb,即的根。
                        ③.可利用幅值條件確定相應于sb的K。

                        ⑶. 幅角條件與幅值條件不同點:


                        ①幅角條件與K無關。
                        ②.據(jù)幅值條件可知,幅值改變,相應于K在改變。


                        ⑷.例

                        仍以圖4-1所示的系統(tǒng)為例,用幅角條件來求 由0→+∞變化時,并用幅值條件確定使閉環(huán)系統(tǒng)的一對共軛復數(shù)極點的阻尼比ξ等于0.707時的K值。
                        對于上述給定系統(tǒng),其幅角條件為:


                        (k=0,1,2,3,……)
                        其幅值條件為:


                        綜上可知,在作圖時,只需應用幅角條件,即可畫出根的軌跡,然后利用幅值條件可求出根軌跡上某一點的相應的K值。因為在圖紙上繪制根軌跡的過程中,需要對幅角和幅值進行圖解測量,故必須將橫坐標軸與縱坐標軸按同樣的尺度進行等分。


                        ⒉.繪制根軌跡步驟如下:

                        ⑴.在S平面上畫出開環(huán)極點:
                        有兩個開環(huán)極點,以×表示。
                        見圖4-4。

                        圖4-4

                        ⑵.確定實軸上的根軌跡:
                        如果試驗點位于正實軸上,則這表明不滿足幅角條件。因此,在正實軸上沒有根軌跡。 若將試驗點選在負實軸上,之間。
                        這時因此
                        即滿足幅角條件。

                        因此, 在負實軸上之間這一段是根軌跡一部分。

                        如果把試驗點選在負實軸上之間。這時 此顯然不滿足幅角條件。故在負實軸上從之間這一段,不是根軌跡一部分。


                        綜上,實軸上的根軌跡,存在于負實軸上之間。

                        ⑶.確定S平面上,除了實軸以外的其它根軌跡:
                        在S平面上任取一點 (見圖4-4),令╱s =Λ1, ╱s+p =Λ2 。如果 位于根軌跡上,則應滿足幅角條件,即Λ1+Λ2=180L。顯然,只有位于坐標原點之間線段的垂直平分線上的點,才能滿足幅角條件,因此S平面上,該垂直平分線也是根軌跡的一部分。


                        綜上所述,根據(jù)幅角條件求得并畫出當K由0→+∞變化時根軌跡與圖 4-2按公式直接計算根的值所畫出的根軌跡是完全一樣的,且前者不受系統(tǒng)方程階次的限制,明顯優(yōu)于后者。


                        ⑷.確定一對阻尼比ξ為0.707的共軛復數(shù)閉環(huán)極點:


                        這對閉環(huán)極點,位于通過原點且與負實軸夾角為 的直線上.由圖可以求出,當ξ=0.707時, 這一對閉環(huán)極點為


                        與這對極點相應的 值,可用幅值條件確定為


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