关于奈奎斯特稳定判据应用中的理解

根据上一篇文章,我们知道要想判定系统稳定性,只需要找到当 S S S绕奈奎斯特路径一圈后, G ( s ) H ( s ) G(s)H(s) G(s)H(s)所经过的路径绕 ( − 1 , j 0 ) (-1, j0) (1,j0)的次数就可以了,现在我们就来深入探讨当 S S S绕奈奎斯特路径一圈后, G ( s ) H ( s ) G(s)H(s) G(s)H(s)的路径到底是什么样,

接下来我们分为两种情况讨论

1. G ( s ) H ( s ) G(s)H(s) G(s)H(s)在虚轴上无极点

图1

函数在虚轴上时的情况很简单,我们不予讨论,我们主要讨论一下,函数在大圆弧上的情况。
S = lim ⁡ R → ∞ R e − j ϕ S = \lim\limits_{R\to\infty}Re^{-j\phi} S=RlimRejϕ它在GH平面上的映射为
G ( s ) H ( s ) ∣ s = lim ⁡ R → ∞ R e − j ϕ = ( lim ⁡ R → ∞ b m a n ⋅ 1 R n − m ) e j ( n − m ) ϕ G(s)H(s) \mid_{s = \lim\limits_{R\to\infty}Re^{-j\phi}} = \Bigl(\lim\limits_{R\to\infty}\frac{b_m}{a_n}\centerdot\frac{1}{R^{n - m}}\Bigr)e^{j(n - m)\phi} G(s)H(s)s=RlimRejϕ=(RlimanbmRnm1)ej(nm)ϕ

(推导过程自己弄)
当n = m 时
G ( s ) H ( s ) ∣ s = lim ⁡ R → ∞ R e − j ϕ = b m a n = K G(s)H(s) \mid_{s = \lim\limits_{R\to\infty}Re^{-j\phi}} = \frac{b_m}{a_n} = K G(s)H(s)s=RlimRejϕ=anbm=K
即圆弧映射为常数K
n > m 时 n>m时 n>m
G ( s ) H ( s ) ∣ s = lim ⁡ R → ∞ R e − j ϕ = 0 G(s)H(s) \mid_{s = \lim\limits_{R\to\infty}Re^{-j\phi}} = 0 G(s)H(s)s=RlimRejϕ=0
即圆弧映射为原点

2. G ( s ) H ( s ) G(s)H(s) G(s)H(s)在虚轴上有极点

关于奈奎斯特稳定判据应用中的理解_第1张图片
图2

我们现在只关注那个小圆弧即 s = lim ⁡ R → 0 R e j θ ( − π 2 ⩽ − π 2 ) s = \lim\limits_{R\to0}Re^{j\theta}(-\frac{\pi}{2}\leqslant-\frac{\pi}{2}) s=R0limRejθ(2π2π)
设系统开环传递函数为
G ( s ) H ( s ) = k ( s − z 1 ) ( s − z 2 ) … ( s − z m ) s ν ( s − p 1 ) ( s − p 2 ) … ( s − p m ) G(s)H(s) = \frac{k(s-z_1)(s-z_2)\mathellipsis(s-z_m)}{s^{\nu}(s-p_1)(s-p_2)\mathellipsis(s-p_m)} G(s)H(s)=sν(sp1)(sp2)(spm)k(sz1)(sz2)(szm)
ν \nu ν称为系统型别,经过推导可以得到
G ( s ) H ( s ) ∣ s = lim ⁡ r → 0 r e j θ = lim ⁡ r → 0 K r ν e − j ν θ G(s)H(s)\mid_{s=\lim\limits_{r\to0}re^{j\theta}}=\lim\limits_{r\to0}\frac{K}{r^{\nu}}e^{-j\nu\theta} G(s)H(s)s=r0limrejθ=r0limrνKejνθ

上式表明,当 s s s在小圆弧上逆时针变化时 G ( s ) H ( s ) G(s)H(s) G(s)H(s)的变化轨迹是一个顺时针的无穷大的圆弧,弧度为 ν π \nu\pi νπ

不对的地方还望指正

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