根轨迹性质

性质1.起止点和分支数

根轨迹满足的相角条件可以表示为:
根轨迹性质_第1张图片=±(2k+1)×180°

根轨迹条件:
1
起点:对应于K=0,等式右边趋于无穷。所以,所有开环极点都是根轨迹的起始点。
终点:对应于K=∞,等式右边趋于0。所以,所有开环零点都是根轨迹的(有限)终点。
此外,由于m

性质2.实轴上的根轨迹

共轭零极点对相角条件无贡献。
根轨迹性质_第2张图片
假设有N个零极点位于实轴,L个零极点在测试点右侧:
根轨迹性质_第3张图片
=L×180°+(N-L)×0°=±(2k+1)×180°
推出L必为奇数。
画出实轴上的根轨迹:
5

性质3.当s→∞时的渐近线

当s→∞时,s与所有开环零极点连线相角趋于相同,设为r。
根据相角条件:
6
可知,共有n-m条不同的渐近线,它们与实轴的夹角为:
7
渐近线与实轴的交点:
8
根轨迹性质_第4张图片

性质4.分离点和会合点

实轴上的分离点和会合点
根轨迹性质_第5张图片
根据闭环系统特征多项式:A(S)+kB(S)=0 => k=-A(S)/B(S)
得到必要条件:
11
等价证明:分离点和会合点对应于闭环系统特征多项式有重根
根轨迹性质_第6张图片
充分性:还需要验证对应的k>0

性质5.复极点的出射角和复零点的入射角

复极点Pr的出射角根轨迹性质_第7张图片
在其附近取测点S,应当满足
14
复零点Zr的入射角根轨迹性质_第8张图片
在其附近取测点S,应当满足
16

性质6.根轨迹穿越虚轴的交点

重要性:标志着闭环系统稳点状态的改变
该交点会指示出临界增益K和相应的振荡频率w
求解方法;
(1) 劳斯稳定判据
(2) 令s=jw, 求解满足如下方程的K和w
17

参考:学堂在线《自动控制原理(1)》
http://www.xuetangx.com/courses/course-v1:TsinghuaX+40250074X+sp/courseware/dcc0fb69a9e24185a817cd95a021d318/

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