奈奎斯特稳定判据的判据的基本形式 怎样用奈奎斯特图判断稳定性

\u5948\u594e\u65af\u7279\u7a33\u5b9a\u5224\u636e\u7684\u7b80\u4ecb

\u5948\u594e\u65af\u7279\u7a33\u5b9a\u5224\u636eNfsdyul kuomsa manhjlNyquist stability criterion \u63a7\u5236\u7cfb\u7edf\u5728\u65ad\u5f00\u53cd\u9988\u4f5c\u7528\u540e\u6240\u5b9a\u51fa\u7684\u9891\u7387\u54cd\u5e94\u79f0\u4e3a\u5f00\u73af\u9891\u7387\u54cd\u5e94\u3002\u5948\u594e\u65af\u7279\u7a33\u5b9a\u5224\u636e\u672c\u8d28\u4e0a\u662f\u4e00\u79cd\u56fe\u89e3\u5206\u6790\u65b9\u6cd5\uff0c\u4e14\u5f00\u73af\u9891\u7387\u54cd\u5e94\u5bb9\u6613\u901a\u8fc7\u8ba1\u7b97\u6216\u5b9e\u9a8c\u9014\u5f84\u5b9a\u51fa\uff0c\u6240\u4ee5\u5b83\u5728\u5e94\u7528\u4e0a\u975e\u5e38\u65b9\u4fbf\u548c\u76f4\u89c2\u3002\u5948\u594e\u65af\u7279\u7a33\u5b9a\u5224\u636e\u53ea\u80fd\u7528\u4e8e\u7ebf\u6027\u5b9a\u5e38\u7cfb\u7edf\u3002\u5728\u7ecf\u5178\u63a7\u5236\u7406\u8bba\u4e2d\uff0c\u5948\u594e\u65af\u7279\u7a33\u5b9a\u5224\u636e\u4e3b\u8981\u7528\u4e8e\u5206\u6790\u5355\u53d8\u91cf\u7cfb\u7edf\u7684\u7a33\u5b9a\u6027\u3002\u5728\u6b64\u57fa\u7840\u4e0a\u5f62\u6210\u7684\u9891\u7387\u54cd\u5e94\u6cd5\u662f\u7ecf\u5178\u63a7\u5236\u7406\u8bba\u7684\u4e3b\u8981\u5206\u6790\u548c\u7efc\u5408\u65b9\u6cd5\u4e4b\u4e00\u300270\u5e74\u4ee3\u4ee5\u6765\uff0c\u5948\u594e\u65af\u7279\u7a33\u5b9a\u5224\u636e\u5df2\u88ab\u63a8\u5e7f\u5e94\u7528\u4e8e\u591a\u53d8\u91cf\u7cfb\u7edf\uff08\u89c1\u591a\u53d8\u91cf\u9891\u57df\u65b9\u6cd5\uff09\u3002

\u53ef\u4ee5\u501f\u7531\u56fe\u7ebf\u56f4\u7ed5\u7684\u6b21\u6570\u53ca\u5f00\u73af\u4f20\u9012\u51fd\u6570\u53f3\u534a\u5e73\u9762\u7684\u6781\u70b9\u6570\u91cf\u6765\u5224\u65ad\u7a33\u5b9a\u6027\u3002
\u5224\u5b9a\u4f9d\u636e\u662f\uff1a
\u8bbeG(s)\u4e3a\u7cfb\u7edf\u5f00\u73af\u4f20\u9012\u51fd\u6570\uff0c\u5728G(s)\u4e2d\u53d6s=j\u03c9\u5f97\u5230\u7cfb\u7edf\u5f00\u73af\u9891\u7387\u54cd\u5e94G\uff08j\u03c9\uff09\u3002\u5f53\u53c2\u53d8\u91cf\u03c9 \u75310\u53d8\u5316\u5230+\u221e\u65f6\uff0c\u53ef\u5728\u590d\u6570\u5e73\u9762\u4e0a\u753b\u51fa G\uff08j\u03c9\uff09\u968f\u03c9\u7684\u53d8\u5316\u8f68\u8ff9\uff0c\u79f0\u4e3a\u5948\u594e\u65af\u7279\u56fe\u3002
\u5948\u594e\u65af\u7279\u7a33\u5b9a\u5224\u636e\u7684\u57fa\u672c\u5f62\u5f0f\u8868\u660e\uff0c\u5982\u679c\u7cfb\u7edf\u5f00\u73af\u4f20\u9012\u51fd\u6570G(s)\u5728s\u590d\u6570\u5e73\u9762\u7684\u865a\u8f74j\u03c9\u4e0a\u65e2\u65e0\u6781\u70b9\u53c8\u65e0\u96f6\u70b9\uff0c\u90a3\u4e48\u6709 Z=P-N\u3002
\u6240\u8c13\u7279\u5f81\u65b9\u7a0b\u662f\u4f20\u9012\u51fd\u6570\u5206\u6bcd\u591a\u9879\u5f0f\u4e3a\u96f6\u7684\u4ee3\u6570\u65b9\u7a0b\u3002P\u662f\u5f00\u73af\u4f20\u9012\u51fd\u6570\u5728\u53f3\u534as\u5e73\u9762\u4e0a\u7684\u6781\u70b9\u6570\u3002N\u662f\u5f53\u89d2\u9891\u7387\u7531\u03c9=0\u53d8\u5316\u5230\u03c9=+\u221e\u65f6 G\uff08j\u03c9\uff09\u7684\u8f68\u8ff9\u6cbf\u9006\u65f6\u9488\u65b9\u5411\u56f4\u7ed5\u5b9e\u8f74\u4e0a\u70b9(-1\uff0cj0)\u7684\u6b21\u6570\u3002\u5948\u594e\u65af\u7279\u7a33\u5b9a\u5224\u636e\u8fd8\u6307\u51fa\uff1aZ=0\u65f6\uff0c\u95ed\u73af\u63a7\u5236\u7cfb\u7edf\u7a33\u5b9a\uff1bZ\u22600\u65f6\uff0c\u95ed\u73af\u63a7\u5236\u7cfb\u7edf\u4e0d\u7a33\u5b9a\u3002

\u6269\u5c55\u8d44\u6599
\u5948\u594e\u65af\u7279\u56fe\u7684\u7528\u9014\u4e3a\uff1a
1\u3001\u95ed\u73af\u8d1f\u53cd\u9988\u7cfb\u7edf\u7684\u7a33\u5b9a\u6027\u8bc4\u4f30\u53ef\u4ee5\u7531\u5f00\u73af\u7cfb\u7edf\uff08\u540c\u4e00\u4e2a\u7cfb\u7edf\uff0c\u4f46\u4e0d\u8003\u8651\u5176\u53cd\u9988\u56de\u8def\uff09\u7684\u5948\u594e\u65af\u7279\u56fe\uff0c\u914d\u5408\u5948\u594e\u65af\u7279\u7a33\u5b9a\u5224\u636e\u5224\u65ad\u5176\u7a33\u5b9a\u6027\u3002
2\u3001\u6b64\u65b9\u6cd5\u751a\u81f3\u53ef\u4ee5\u7528\u5728\u6709\u5ef6\u8fdf\u7684\u7cfb\u7edf\uff0c\u6216\u662f\u4f20\u9012\u51fd\u6570\u4e0d\u662f\u6709\u7406\u51fd\u6570\u7684\u7cfb\u7edf\uff0c\u8fd9\u4e9b\u7cfb\u7edf\u7528\u5176\u4ed6\u65b9\u6cd5\u90fd\u5f88\u96be\u5206\u6790\u3002\u53ef\u4ee5\u501f\u7531\u56fe\u7ebf\u56f4\u7ed5\u7684\u6b21\u6570\u53ca\u5f00\u73af\u4f20\u9012\u51fd\u6570\u53f3\u534a\u5e73\u9762\u7684\u6781\u70b9\u6570\u91cf\u6765\u5224\u65ad\u7a33\u5b9a\u6027\u3002\u589e\u76ca\u88d5\u5ea6\u53ef\u4ee5\u7528\u56fe\u5f62\u8d8a\u8fc7\u5b9e\u8f74\u7684\u6570\u503c\uff08\u5e45\u503c\u88d5\u5ea6\uff09\uff0c\u6216\u56fe\u7ebf\u7a7f\u8fc7\u5355\u4f4d\u5706\u65f6\u7684\u76f8\u4f4d\uff08\u76f8\u89d2\u88d5\u5ea6\uff09\u6765\u8ba1\u7b97\u3002
3\u3001\u5948\u594e\u65af\u7279\u56fe\u8fd8\u53ef\u4ee5\u63d0\u4f9b\u4e00\u4e9b\u6709\u5173\u4f20\u9012\u51fd\u6570\u7684\u4fe1\u606f\u3002\u4f8b\u5982\u66f2\u7ebf\u8fdb\u5165\u539f\u70b9\u65f6\u7684\u89d2\u5ea6\u53ef\u4ee5\u8ba1\u7b97\u6781\u70b9\u4e2a\u6570\u548c\u96f6\u70b9\u4e2a\u6570\u7684\u5dee\u3002
4\u3001\u5f53\u624b\u7ed8\u5948\u594e\u65af\u7279\u56fe\u65f6\uff0c\u53ef\u4ee5\u753b\u51fa\u56fe\u5f62\u7684\u5916\u89c2\uff0c\u4f46\u5ea7\u6807\u8f74\u90e8\u4efd\u6709\u4e9b\u8c03\u6574\uff0c\u4ee5\u663e\u793a\u4e00\u4e9b\u91cd\u8981\u90e8\u4efd\u7684\u4fe1\u606f\u3002
5\u3001\u5f53\u7528\u8ba1\u7b97\u673a\u7ed8\u56fe\u65f6\uff0c\u9700\u8981\u5305\u62ec\u6240\u6709\u6709\u5173\u7684\u9891\u7387\u8303\u56f4\uff0c\u56e0\u6b64\u9891\u7387\u53ef\u80fd\u4f1a\u7528\u5bf9\u6570\u7684\u65b9\u5f0f\u589e\u52a0\uff0c\u4ee5\u5305\u62ec\u5927\u7684\u9891\u7387\u8303\u56f4\u3002
\u53c2\u8003\u8d44\u6599\u6765\u6e90\uff1a\u767e\u5ea6\u767e\u79d1-\u5948\u594e\u65af\u7279\u56fe

设G(s)为系统开环传递函数,在G(s)中取s=jω得到系统开环频率响应G(jω)。当参变量ω 由0变化到+∞时,可在复数平面上画出 G(jω)随ω的变化轨迹,称为奈奎斯特图。奈奎斯特稳定判据的基本形式表明,如果系统开环传递函数G(s)在s复数平面的虚轴jω上既无极点又无零点,那么有 Z=P-N
所谓特征方程是传递函数分母多项式为零的代数方程。
P是开环传递函数在右半s平面上的极点数。
N是当角频率由ω=0变化到ω=+∞时 G(jω)的轨迹沿逆时针方向围绕实轴上点(-1,j0)的次数。奈奎斯特稳定判据还指出:Z=0时,闭环控制系统稳定;Z≠0时,闭环控制系统不稳定。
判据的推广形式。当开环传递函数 G(s)在s复数平面的虚轴上存在极点或零点时,必须采用判据的推广形式才能对闭环系统稳定性作出正确的判断。在推广形式判据中,开环频率响应G(jω)的奈奎斯特图不是按ω连续地由 0变到+∞ 来得到的,ω的变化路径如图所示,称为推广的奈奎斯特路径。在这个路径中,当遇到位于虚轴上G(s)的极点(图中用×表示)时,要用半径很小的半圆从右侧绕过。只要按这条路径来作出G(ω)从ω=0变化到ω=+∞时的奈奎斯特图,则Z=P-2N和关于稳定性的结论仍然成立。



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