1、第四节 控制系统根轨迹的绘制Date 1前面学习了根轨迹的基本概念和绘制基本准则(性质),这里将 手工绘制控制系统根轨迹 的步骤罗列如下:标注开环极点 “ ”和零点 “ ”;画出 n-m条渐进线。其与实轴的交点(称为重心)和倾角分别为:确定实轴上的根迹区间;计算极点处的出射角和零点处入射角:Date 2计算根轨迹和虚轴的交点;计算会合点和分离点:利用前几步得到的信息绘制根轨迹。注意:后两步可能不存在;在判断大致形状时,需知道根轨迹的支数、连续性和对称性。Date 3一、 单回路负反馈系统的根轨迹前面所讨论的根轨迹( 180度根轨迹)是基于单回路负反馈系统的。例 开环传递函数为: ,画根轨迹。
2、实轴上根轨迹区间是: -2, 0; 渐进线倾角: 与实轴的交点为:解 : 标出四个开环极点: 0, -2, 。 有四条根轨迹。Date 4 -3+4j处的出射角 :根据对称性,可知 -3-j4处的出射角 为: 与 虚轴的交点:闭环特征方程为: 劳斯阵为:当 劳斯阵某一行全为零时,有共轭虚根。这时, 。辅助方程为: ,解得共轭虚根为:即为根轨迹与虚轴的交点。Date 5 会合点与分离点(重根点):分离角为由 得:由上式可求出分离点。但高阶方程求解困难,可采用下述近似方法:我们知道,分离点在负实轴 -2, 0区间上,所以当 s在实数范围内变化时, 最大时为分离点。6.2811.4915.5918.
3、4720.020.0118.2814.578.58-2.0-1.8-1.6-1.4-1.2-1.0-0.8-0.6-0.4-0.2 s可见分离点在 -0.8-1.0之间,近似取 -0.9。Date 6 绘制根轨迹,如下图所示。-4 -3 -2 -1 0 1 2-5-4-3-2-1012345Real AxisImagAxisDate 7解 : 开环零点 ,开环极点根轨迹有两支。起点在极点处,终点一支在开环零点处。一支在无穷远处。 实轴上根轨迹区间:例 4-4中已求得,分别为分离点 =-0.33,会合点 =-1.67,分离角 分离点和会合点: 绘制根轨迹。例 4-7设开环系统传递函数为:试绘制根轨迹。Date 8例 4-8设系统开环传递函数为:试 绘制系统的根轨迹。解 :开环零,极点分别为: 根轨迹有四支。 渐近线倾角重心: 实轴上根轨迹区间 实轴上无分离点和会合点。Date 9 与 虚轴的交点:闭环系统的特征方程为:劳斯阵列: 劳斯阵有一行全为 0,表示有共轭虚根。令:辅助方程为: 出射角:对Date 10