我是靠谱客的博主 个性枕头,最近开发中收集的这篇文章主要介绍奈奎斯特稳定性依据,觉得挺不错的,现在分享给大家,希望可以做个参考。

概述

采用波特图方法分析稳定性时候,默认输入为纯正弦波,把S限定在jw轴上变化,w等于极点时候,对应增益下降-3db,无法预测输入为增幅正弦波或其他情况下系统的稳定性。

柯西幅角定理:若S的封闭轨迹为顺时针,且包围了H(s)的P个pole和Z个zero,则H(S)的极坐标里的轨迹图将以同样的方向绕原点旋转Z-P圈。

 

奈奎斯特方法:   一个反馈系统的闭环传递函数如下所示:

                                                         

若闭环传递函数frac{Y}{X}(s)在右半平面或虚轴上有极点(即1+beta H(s)=0的点)系统会不稳定。

所以可以等效为求1+beta H(s)在右半平面或虚轴上有没有零点。

 

我们称右半平面和虚轴为判别区域,构造一个包含判别区域的顺时针S轨迹,由于1+beta H(s)极点和H(s)极点是一样的,在判别区域一般开环稳定的系统没有极点,所以极坐标里的轨迹图顺时针绕原点的圈数 即为判别区域零点的个数,也即判别区域闭环传递函数极点的个数

作为等效条件,一般情况分析beta H绕(-1,0)顺时针旋转的圈数

举例:1.单极点系统闭环稳定性

 

                                 

单极点环路增益的轨迹图没有包含(-1,0)点,所以闭环系统稳定

       2.两极点系统闭环稳定性:

                                

s从0往上到jw无穷大,相移一直为负的直到-180度,幅度也变为0,从M到N点,幅度为0,相位从-180变为0,从N到jw负无穷,幅度保持为0,相位变为180度,然后相位慢慢再回到0。轨迹图也没包含(-1,0)

(在波特图上,s在jw上移动,相移始终达不到180度,不满足巴克豪森判据)

3.三极点系统闭环稳定性:

                                     

这个系统在0到M点变化中从负方向开始相移了-270度,随后幅值一直是0,直到负jw无穷,角度为+270度,然后回到原点,角度慢慢从270度减小到0,幅值也回去了。可能会包围(-1,0)点。反馈系数越大,越有可能包住这个点,稳定性越差。

4.有两个积分器的反馈系统,H(s)=frac{A}{s^{2}}frac{Y(s)}{X(s)}=frac{A}{S^{2}+beta A}

                    

为了避免使环路增益出现无穷大,选取一个围绕原点半径很小的圆来作为S在判别区域的运动轨迹。

从M点出发,相角为0,环路增益是一个很大的值,然后到N点转了-90度,到p点转了-180度,沿jw向上升后,角度不变,幅值从无穷大缩减到0,环路增益必定会在jw轴上的某个点时候对应穿过极坐标里(-1,0)点。

根据对称性,极坐标里它将穿过(-1,0)两次,所以原来闭环函数有2个极点在虚轴上(属于判别区域内),因此该系统是不稳定的

 

5.相位多次穿越180度系统:

结论:在环路增益幅值大于1的情况下,穿越180度的次数为偶数,系统稳定,穿越180度的次数为奇数,则系统不稳定。

最后

以上就是个性枕头为你收集整理的奈奎斯特稳定性依据的全部内容,希望文章能够帮你解决奈奎斯特稳定性依据所遇到的程序开发问题。

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