理论教育 开环零极点变化时的根轨迹分析

开环零极点变化时的根轨迹分析

时间:2023-06-16 理论教育 版权反馈
【摘要】:首先从特征方程式相同出发,引入等效开环传递函数的概念,然后用常规根轨迹所有法则来绘制广义根轨迹。现在研究p1=0→∞变化的根轨迹,显然这也是广义根轨迹,它的等效开环传递函数为根据等效开环传递函数式可以画出开环极点p1变化时的广义根轨迹。

开环零极点变化时的根轨迹分析

1.开环零点变化时的根轨迹

设系统的开环传递函数

式中,K*为开环根轨迹增益,这里是已知的,而z1是开环零点,现在要研究当z1=0→∞时,系统的闭环根轨迹变化情况。显然不能利用常规根轨迹法,但是,考虑到闭环系统常规根轨迹方程是从闭环特征方程推导出来的,而不管是K*变化还是z1变化,闭环系统特征方程是相同的,这样就可以仿照关于K*变化的常规根轨迹方程写出关于z1变化的广义根轨迹方程。首先从特征方程式相同出发,引入等效开环传递函数的概念,然后用常规根轨迹所有法则来绘制广义根轨迹。下面以式(4-22)具体系统为例,说明什么是等效开环传递函数,以及等效开环传递函数的一般求法。

式(4-22)所对应的闭环特征方程为

对式(4-24)进行等效变换,可写成

式(4-26)就是等效开环传递函数。将之与式(4-22)比较可见,两系统具有相同的闭环特征方程,但具有不同的闭环传递函数,即闭环极点相同,而零点不一定相同。一般情况下闭环系统特征方程为

G(s)H(s)+1=0

(4-27)(www.daowen.com)

进行等效变换,写成如下形式

式中,A为系统除K*以外的任意变化的参数,如开环零、极点等,P(s)和Q(s)为与A无关的首项系数为1的多项式。将式(4-28)与式(4-26)比较可见,A 为等效开环传递函数,即

显然,利用式(4-29)就可画出关于零点变化的根轨迹,它就是广义根轨迹。

2.开环极点变化时的根轨迹

设单位负反馈系统的开环传递函数为

式中,K*为开环根轨迹增益,而p1是系统的开环极点。现在研究p1=0→∞变化的根轨迹,显然这也是广义根轨迹,它的等效开环传递函数为

根据等效开环传递函数式(4-30)可以画出开环极点p1变化时的广义根轨迹。

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