判断系统稳定性
系统稳定性的判断方法
系统稳定性的判断方法
评估系统稳定性的方法主要分为两种：静态评估方法和动态评估方法。
1. 静态评估方法：
- 系统规模评估：评估系统的规模，包括数据量、用户量、
交互过程等。
系统规模越大，稳定性要求越高。
- 系统结构评估：评估系统的组成结构，包括硬件、软件等
部分，是否符合规范、合理。
系统设计得越合理，稳定性越高。
- 代码质量评估：评估系统代码的质量，包括代码的可读性、可维护性、注释、错误处理等。
代码质量越高，稳定性越高。
- 异常处理评估：评估系统对异常情况的处理能力，包括错
误提示、异常恢复、日志记录等。
异常处理能力越强，稳定性越高。
2. 动态评估方法：
- 压力测试：通过模拟高负荷情况，对系统性能进行测试，
观察系统在负荷下是否能正常运行。
系统能够承受更高的负荷，说明稳定性越高。
- 故障注入测试：有意诱发系统的故障，观察系统在故障情
况下的表现和恢复能力。
系统对故障的容错和恢复能力越强，稳定性越高。
- 监控和日志分析：通过实时监控系统的运行状态，并对日
志进行分析，发现系统潜在的问题或异常，并及时采取措施解决。
能够及时发现并解决问题，说明稳定性越高。
根据以上评估方法，可以综合分析系统的稳定性水平，并采取相应的优化措施来提高系统的稳定性。
自动控制原理总结之判断系统稳定性方法
判断系稳定性的方法一、 稳定性判据（时域）1、 赫尔维茨判据系统稳定的充分必要条件：特征方程的各项系数全部为正； 将系统特征方程各项系数排列成如下行列式； 当主行列式及其对角线上的各子行列式均大于零时，即00031425313231211>∆>=∆>=∆>=∆-----------n n n n n n n n n n n n n n a a a a a a a a a a a a a则方程无正根，系统稳定。
赫尔维茨稳定判据之行列式直接由系数排列而成，规律简单明确，使用也比较方便，但是对六阶以上的系统，很少应用。
例；若已知系统的特征方程为0516188234=++++s s s s试判断系统是否稳定。
解：系统特征方程的各项系数均为正数。
根据特征方程，列写系统的赫尔维茨行列式。
5181016800518100168=∆由△得各阶子行列式；8690017281685181016801281811680884321>=∆=∆>==∆>==∆>==∆各阶子行列式都大于零，故系统稳定。
2、 劳思判据（1）劳思判据充要条件：A 、系统特征方程的各项系数均大于零，即a i >0；B 、劳思计算表第一列各项符号皆相同。
满足上述条件则系统稳定，否则系统不稳定，各项符号变化的次数就是不稳定根的数目。
（2）劳思计算表的求法：A 、列写劳思阵列，并将系统特征方程的系数按如下形式排列成列首两行，即：111212432134321275311642w s v s u u s c c c c s b b b b s a a a a s a a a a s n n n n n n n n n n n n----------B 、计算劳思表176131541213211-------------=-=-=n n n n n n n n n n n n n n n a a a a a b a a a a a b a a a a a b系数b i 的计算要一直进行到其余的b i 值都等于零为止。
判断系统稳定性的方法
判断系统稳定性的方法
1. 监测硬件状态：硬件功能良好是系统稳定的基础，通过检测硬件状态包括主板、CPU、内存等，可以及时识别故障硬件并维修，保证系统的运行稳定性。
2. 监测系统的负载状态：检测系统的资源利用率，包括CPU占用率、内存占用率、磁盘IO等，以便发现系统资源利用过度而导致的异常，避免系统的崩溃。
3. 监测系统运行的日志：现在的操作系统都有完整的系统日志，包括系统的启动记录、错误信息记录等，通过检测系统日志可以发现系统异常的原因，及时修复，保证系统稳定性。
4. 人工测试：测试人员可以根据需求，对系统进行人工测试，模拟不同场景下的使用情况，发现系统漏洞及时修复，以达到系统的稳定性。
5. 自动化测试：利用测试工具进行自动化测试，通过不同的测试用例检测系统的功能、性能、稳定性等方面，识别问题并及时修复，保证系统的稳定性。
用Nyquist判据判断系统稳定性
用Nyquist判据判断系统稳定性Nyquist判据是一种经典的判断系统稳定性的方法，被广泛应用于控制工程和通信工程中。
该方法通过绘制系统的Nyquist图，判断系统的极点和零点在复平面上所处的位置，从而判断系统的稳定性。
本文将介绍Nyquist判据的基本原理、具体操作步骤以及注意事项，以帮助读者更好地理解和应用这一方法。
一、Nyquist判据的基本原理在控制系统中，我们通常将系统的传递函数写成如下形式：G(s) = N(s) / D(s)其中，N(s)和D(s)分别为系统的分子和分母多项式，s为复变量。
我们知道，当系统传递函数G(s)的阶数为n时，该函数在复平面上有n个极点和/或零点。
Nyquist判据的基本思想是：绘制系统的Nyquist图，即将系统的G(s)函数沿着复平面上的一个可变的圈线进行连续变形，并记录圈线变形前和变形后所经过的原点和极点个数及情况。
通过比较圈线变形前后绕圆点的圈数，就可以判断系统的稳定性。
具体地说，Nyquist判据有以下两个重要的结论：1.当系统的Nyquist图绕复平面上的所有极点时，如果围绕极点的圈数全都是负数，则该系统是稳定的；相反，如果存在围绕极点的圈数为正数，则该系统是不稳定的。
这两个结论形象地表现了系统稳定性与Nyquist图绕复平面上点的情况之间的关系，为我们判断系统稳定性提供了有力的理论支持。
在具体应用Nyquist判据时，我们可以按照以下步骤进行：1.绘制系统的G(s)函数的Nyquist图。
2.确定系统的极点和零点在复平面上的位置，并标记在Nyquist图中。
3.确定绘制Nyquist图时的路径，通常采用右半平面或左半平面的路径。
对于一些特殊系统，比如共轭复极点或共轭复零点，我们需要构造一些特殊路径。
4.通过沿着路径将Nyquist图绘制出来，并标记绕圆点的圈数。
一般情况下，我们可以按照路径的方向来计算围绕圆点的圈数。
5.根据Nyquist图绕极点和零点的情况，结合Nyquist判据的两个结论，判断系统的稳定性。
系统稳定性的判断方法
系统稳定性的判断方法系统稳定性是指系统在特定条件下保持正常运行的能力，是衡量系统可靠性和健壮性的重要指标。
对于软件系统来说，稳定性是其核心品质之一，因为它直接关系到用户的使用体验和数据的安全性。
因此，对系统稳定性的判断方法至关重要。
下面将介绍几种常见的系统稳定性判断方法。
首先，系统稳定性的判断可以从系统的故障率和可用性两个方面进行评估。
故障率是指在一定时间内系统发生故障的概率，通常用平均无故障时间（MTBF）来表示。
MTBF越长，系统的稳定性就越高。
而可用性则是指系统在规定时间内能够正常工作的概率，通常用百分比来表示。
可用性越高，系统的稳定性就越好。
因此，通过对系统的故障率和可用性进行监测和评估，可以初步判断系统的稳定性。
其次，系统稳定性的判断还可以从系统的负载能力和性能稳定性两个方面进行考量。
负载能力是指系统在承受一定负载时仍能保持正常运行的能力，而性能稳定性则是指系统在一定负载下能够保持稳定的性能表现。
通过对系统的负载能力和性能稳定性进行测试和分析，可以更全面地了解系统在不同负载下的稳定性表现，从而更准确地判断系统的稳定性。
另外，系统稳定性的判断还可以从系统的容错能力和恢复能力两个方面进行考虑。
容错能力是指系统在发生故障时能够自动检测并进行相应的处理，以保证系统的正常运行；而恢复能力则是指系统在发生故障后能够快速恢复到正常状态。
通过对系统的容错能力和恢复能力进行测试和评估，可以更深入地了解系统在面对故障时的应对能力，从而更全面地判断系统的稳定性。
最后，系统稳定性的判断还可以从系统的安全性和可维护性两个方面进行综合考量。
安全性是指系统在面对各种安全威胁时能够保持数据和用户的安全，而可维护性则是指系统在发生故障时能够快速修复和恢复。
通过对系统的安全性和可维护性进行评估，可以更全面地了解系统在面对安全威胁和故障时的表现，从而更准确地判断系统的稳定性。
综上所述，系统稳定性的判断方法包括故障率和可用性、负载能力和性能稳定性、容错能力和恢复能力、安全性和可维护性等多个方面。
系统稳定性判别方法
1,
W ( s ) c( sI A) 1 b s 1 0 1 s 1 1 1 0 0 s 11 s 1s 1 s 1
可见传函的极点在-1处位于左半平面，故系统输出稳定。
李雅普诺夫第二法 李雅普诺夫第二法是从能量观点进行稳定性分析，当一个系 统被激励后，其储存的能量随着时间的推移逐渐衰弱，到达平衡 状态时，能量将得到最小值，那么这个平衡状态是渐进稳定的。 反之，如果系统不断从外界吸收能量，储能越来越大，那么这个 平衡状态就是不稳定的，如果系统的储能既不增长也不消耗，那 么这个平衡状态就是李雅普诺夫意义下的稳定。 对于给定的一个系统，如果能找到一个正定的标量函数 V(x)， 根据该函数导数来确定能量随时间的变化。 标量函数的符号性质：设V(x)是向量x的标量函数，且在x=0 处，恒有 V(0)=0，那么在所有定义域中的任何非零向量x， 若 V(x)>0 ，则 V(x) 正定；若V(x)≥0 ，则 V(x) 半正定。若 V(x)<0 ， 则 V(x) 负定；若V(x)≤0 ，则 V(x) 半负定；若 V(x)>0 或 V(x)<0 ， 则V(x)不定
优点： 1 、开环频率响应容易通过计算或实验途径定出，所以它 在应用上非常方便和直观。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
2 、能解决代数稳定判据不能解决的比如含延迟环节的系 统稳定性问题。
3 、能定量指出系统的稳定储备，即系统的相对稳定性定 量指标，进一步提高和改善系统动态性能。
由伯德图判断系统的稳定性 与乃奎斯特稳定性判据类似，该方法是利用开环系统的伯德图 来判别系统的稳定性，同样也是能够用实验来获得，因此也得到 广泛的应用。 伯德图是系统频率响应的一种图示方法，由幅值图和相角图组 成，两者都按频率的对数分度绘制 判断方法：在开环状态下，特征方程有 P 个根在右半平面内。 此时，在L（ω ）≥0的范围内，相频特性曲线ɸ（ω）在-π线上正、 负穿越次数只差为P/2次，则闭环系统是稳定的。 分别用N+和N-表示正穿越次数和负穿越次数,则N=N+-N-。判据 的结论是Z=P－2N，且Z=0时闭环系统稳定，Z≠0时闭环系统不 稳定。由于频率响应的幅值对数图和相角图易于绘制，因此对数 频率响应稳定判据应用更广。
自动控制原理总结之判断系统稳定性方法
判断系稳定性的方法一、 稳定性判据（时域）1、 赫尔维茨判据系统稳定的充分必要条件：特征方程的各项系数全部为正； 将系统特征方程各项系数排列成如下行列式；当主行列式及其对角线上的各子行列式均大于零时，即00031425313231211>∆>=∆>=∆>=∆-----------n n n n n n n n n n n n n n a a a a a a a a a a a a a Λ则方程无正根，系统稳定。
赫尔维茨稳定判据之行列式直接由系数排列而成，规律简单明确，使用也比较方便，但是对六阶以上的系统，很少应用。
例；若已知系统的特征方程为0516188234=++++s s s s试判断系统是否稳定。
解：系统特征方程的各项系数均为正数。
根据特征方程，列写系统的赫尔维茨行列式。
5181016800518100168=∆由△得各阶子行列式；8690017281685181016801281811680884321>=∆=∆>==∆>==∆>==∆各阶子行列式都大于零，故系统稳定。
2、 劳思判据（1）劳思判据充要条件：A 、系统特征方程的各项系数均大于零，即a i >0；B 、劳思计算表第一列各项符号皆相同。
满足上述条件则系统稳定，否则系统不稳定，各项符号变化的次数就是不稳定根的数目。
（2）劳思计算表的求法：A 、列写劳思阵列，并将系统特征方程的系数按如下形式排列成列首两行，即：111212432134321275311642w s v s u u s c c c c s b b b b s a a a a s a a a a s n n n n n n n n n n n n MM MMMMΛΛΛΛ----------B 、计算劳思表Λ176131541213211-------------=-=-=n n n n n n n n n n n n n n n a a a a a b a a a a a b a a a a a b系数b i 的计算要一直进行到其余的b i 值都等于零为止。
判断系统稳定性的方法
判断系统稳定性的方法系统稳定性是指系统在一定条件下保持正常运行的能力，是衡量系统可靠性和安全性的重要指标。
在日常工作和生活中，我们经常需要对系统的稳定性进行评估和判断。
那么，如何判断系统的稳定性呢？下面我将介绍几种常用的方法。
首先，我们可以通过系统的运行时间来判断其稳定性。
通常情况下，系统运行时间越长，其稳定性就越高。
因此，我们可以通过查看系统的运行时间来初步评估其稳定性。
当然，这只是一个简单的参考指标，我们还需要结合其他方法来进行综合评估。
其次，我们可以通过系统的负载情况来判断其稳定性。
系统的负载情况反映了系统的运行状态和性能表现。
如果系统的负载长时间处于高水平，那么很可能会导致系统的不稳定。
因此，我们可以通过监控系统的负载情况，及时发现并解决潜在的稳定性问题。
另外，我们还可以通过系统的日志信息来判断其稳定性。
系统日志记录了系统的运行状态、错误信息、异常情况等重要信息，通过分析系统日志，我们可以及时发现系统的异常情况，进而采取相应的措施，确保系统的稳定性。
此外，我们还可以通过系统的性能指标来判断其稳定性。
系统的性能指标包括CPU利用率、内存使用率、磁盘IO等，通过监控这些性能指标，我们可以了解系统的运行状态和性能表现，及时发现并解决潜在的稳定性问题。
最后，我们还可以通过系统的故障率来判断其稳定性。
系统的故障率反映了系统的可靠性和稳定性，通过分析系统的故障率，我们可以对系统的稳定性进行评估，并采取相应的措施，提高系统的稳定性。
综上所述，判断系统的稳定性需要综合考虑系统的运行时间、负载情况、日志信息、性能指标和故障率等多个方面的因素。
只有综合考虑这些因素，我们才能全面准确地评估系统的稳定性，及时发现并解决潜在的稳定性问题，确保系统的正常运行。
自动控制原理总结之判断系统稳定性方法
判断系稳定性的方法一、 稳定性判据（时域）1、 赫尔维茨判据系统稳定的充分必要条件：特征方程的各项系数全部为正； 将系统特征方程各项系数排列成如下行列式；21231425310000000000000000a a a a a a a a a a a a a n nn n n n n n n n n当主行列式及其对角线上的各子行列式均大于零时，即00031425313231211n n n n n n n n n n n n n n a a a a a a a a a a a a a则方程无正根，系统稳定。
赫尔维茨稳定判据之行列式直接由系数排列而成，规律简单明确，使用也比较方便，但是对六阶以上的系统，很少应用。
例；若已知系统的特征方程为0516188234 s s s s试判断系统是否稳定。
解：系统特征方程的各项系数均为正数。
根据特征方程，列写系统的赫尔维茨行列式。
5181016800518100168由△得各阶子行列式；8690017281685181016801281811680884321各阶子行列式都大于零，故系统稳定。
2、 劳思判据（1）劳思判据充要条件：A 、系统特征方程的各项系数均大于零，即a i >0；B 、劳思计算表第一列各项符号皆相同。
满足上述条件则系统稳定，否则系统不稳定，各项符号变化的次数就是不稳定根的数目。
（2）劳思计算表的求法：A 、列写劳思阵列，并将系统特征方程的系数按如下形式排列成列首两行，即：111212432134321275311642w s v s u u s c c c c s b b b b s a a a a s a a a a s n n n n n n n n n n n nB 、计算劳思表176131541213211 n n n n n n n n n n n n n n n a a a a a b a a a a a b a a a a a b系数b i 的计算要一直进行到其余的b i 值都等于零为止。
自动控制原理总结之判断系统稳定性方法
判断系稳定性的方法一、 稳定性判据（时域）1、 赫尔维茨判据系统稳定的充分必要条件：特征方程的各项系数全部为正； 将系统特征方程各项系数排列成如下行列式； 当主行列式及其对角线上的各子行列式均大于零时，即00031425313231211>∆>=∆>=∆>=∆-----------n n n n n n n n n n n n n n a a a a a a a a a a a a a则方程无正根，系统稳定。
赫尔维茨稳定判据之行列式直接由系数排列而成，规律简单明确，使用也比较方便，但是对六阶以上的系统，很少应用。
例；若已知系统的特征方程为0516188234=++++s s s s试判断系统是否稳定。
解：系统特征方程的各项系数均为正数。
根据特征方程，列写系统的赫尔维茨行列式。
5181016800518100168=∆由△得各阶子行列式；8690017281685181016801281811680884321>=∆=∆>==∆>==∆>==∆各阶子行列式都大于零，故系统稳定。
2、 劳思判据（1）劳思判据充要条件：A 、系统特征方程的各项系数均大于零，即a i >0；B 、劳思计算表第一列各项符号皆相同。
满足上述条件则系统稳定，否则系统不稳定，各项符号变化的次数就是不稳定根的数目。
（2）劳思计算表的求法：A 、列写劳思阵列，并将系统特征方程的系数按如下形式排列成列首两行，即：111212432134321275311642w s v s u u s c c c c s b b b b s a a a a s a a a a s n n n n n n n n n n n n----------B 、计算劳思表176131541213211-------------=-=-=n n n n n n n n n n n n n n n a a a a a b a a a a a b a a a a a b系数b i 的计算要一直进行到其余的b i 值都等于零为止。
自动控制原理总结之判断系统稳定性方法
自动控制原理总结之判断系统稳定性方法判断系统稳定性是控制理论研究中的重要内容，正确判断系统的稳定性对于设计和实施控制策略非常关键。
在自动控制原理中，常见的判断系统稳定性的方法主要包括根轨迹法、频率响应法和状态空间法等。
根轨迹法是一种基于系统传递函数的方式来判断系统稳定性的方法。
通过分析系统传递函数的极点和零点的分布，在复平面上绘制出根轨迹图来描述系统特性。
根轨迹图上的点表示系统传递函数的闭环极点位置随控制参数变化的轨迹，通过观察根轨迹图，可以判断系统的稳定性。
一般来说，当根轨迹图上所有的闭环极点都位于左半平面时，系统是稳定的；而如果存在闭环极点位于右半平面，系统就是不稳定的。
此外，根轨迹法还可以通过分析根轨迹图的形状、离散角和角度条件等来进一步评估系统的稳定性。
频率响应法是一种基于系统的频率特性来判断稳定性的方法。
通过分析系统的频率响应曲线，可以得到系统的增益和相位信息，进而判断系统的稳定性。
在频率响应法中，常见的评估指标有增益裕度和相位裕度。
增益裕度表示系统增益与临界增益之间的差距，而相位裕度则表示系统相位与临界相位之间的差距。
一般来说，增益裕度和相位裕度越大，系统的稳定性就越好。
根据增益裕度和相位裕度的要求，可以设计合适的控制器来保证系统的稳定性。
状态空间法是一种基于系统状态方程来判断稳定性的方法。
在状态空间表示中，系统的动态特性由一组一阶微分方程组表示。
通过求解状态方程的特征值，可以得到系统的特征根。
一般来说，当系统的特征根都位于左半平面时，系统是稳定的；而如果存在特征根位于右半平面，系统就是不稳定的。
此外，状态空间法可以通过观察系统的可控和可观测性来进一步判断系统稳定性。
当系统可控和可观测时，系统往往是稳定的。
除了以上几种常见的判断系统稳定性的方法外，还有一些其他的方法，如Nyquist稳定性判据、Bode稳定性判据、李雅普诺夫稳定性判据等。
这些方法各有特点，常常根据具体的系统和问题选择合适的方法来判断稳定性。
信号与系统稳定性的判断方法
信号与系统稳定性的判断方法信号与系统的稳定性是指系统的输出在有限时间内是否始终有界。
在信号与系统学科中，稳定性是十分重要的一个概念，它关乎到系统的可控性、可观测性、性能优化等方面。
在工程实践中，对于不稳定的系统，我们需要通过判断及时作出调整和改进。
本文将详细介绍信号与系统稳定性的判断方法。
首先，我们来讨论连续时间系统的稳定性判断方法。
对于线性时不变系统，它的稳定性可以通过系统的传递函数来判断。
连续时间系统的传递函数一般可以表示为H(s)，其中s是复频域变量。
连续时间系统稳定的条件是传递函数H(s)的所有极点都位于s平面的左半实轴（实部小于零）上。
对于离散时间系统，其稳定性判据是类似的。
离散时间系统的传递函数一般可以表示为H(z)，其中z是复平面变量。
离散时间系统稳定的条件是传递函数H(z)的所有极点都位于单位圆内（绝对值小于1）。
除了传递函数法外，还有一些其他方法可以判断系统的稳定性。
以下是几种常见的方法：1.查看系统的单位冲激响应：通过单位冲激响应来观察系统的输出是否有界。
如果单位冲激响应在有限时间内衰减到零，则系统是稳定的。
2.查看系统的单位步响应：步响应是指系统对一个单位阶跃输入的响应。
通过观察单位步响应是否趋于稳定，可以初步判断系统是否稳定。
3.利用系统的状态方程：如果系统的状态方程满足严格李雅普诺夫稳定条件（所有特征根的实部小于零），则系统是稳定的。
该方法适用于线性时不变系统。
4.利用系统的瞬态响应：观察系统的瞬态响应是否为有界信号。
如果系统的瞬态响应在有限时间内衰减到零，则系统是稳定的。
5.利用系统的BIBO稳定性：系统的BIBO稳定性（有界输入有界输出稳定性）可以通过观察系统的单位采样响应是否有界来判断。
如果系统的单位采样响应是有界的，则系统是稳定的。
需要注意的是，以上方法并非普遍适用于所有类型的系统。
对于一些非线性系统、时变系统，以上方法可能不适用或者判断结果不准确。
在实际应用中，还可以结合仿真实验、数值计算等方法来进行稳定性判断。
系统稳定性的判断方法
系统稳定性的判断方法系统稳定性是指系统在特定条件下，经过一段时间的运行，能够保持正常工作状态的能力。
对于软件系统来说，稳定性是其最基本的要求之一。
而要判断一个系统的稳定性，需要从多个方面进行综合评估。
下面将介绍几种常见的系统稳定性判断方法。
首先，可以从系统的运行时间和故障率来判断系统的稳定性。
系统运行时间越长，故障率越低，说明系统的稳定性越好。
通过对系统的历史运行数据进行分析，可以得出系统的平均故障率和故障间隔时间，从而判断系统的稳定性水平。
其次，可以通过系统的负载情况来判断系统的稳定性。
系统在高负载情况下能够保持正常运行，不出现性能下降或者崩溃的情况，说明系统的稳定性较好。
可以通过对系统的负载测试，观察系统在不同负载下的表现，从而评估系统的稳定性。
另外，系统的容错能力也是评估系统稳定性的重要指标之一。
系统在面对各种异常情况时，能够及时发现并处理，不会导致系统的崩溃或数据丢失，说明系统的稳定性较好。
可以通过对系统进行异常情况的模拟测试，观察系统的反应和处理能力，从而评估系统的稳定性水平。
此外，系统的安全性也是评估系统稳定性的重要方面之一。
系统在面对各种安全攻击和恶意行为时，能够有效防范并保护系统和数据的安全，不会因为安全漏洞而导致系统的不稳定。
可以通过对系统进行安全性测试，评估系统在面对各种安全威胁时的表现，从而判断系统的稳定性。
综上所述，系统稳定性的判断方法涉及到系统的运行时间、故障率、负载情况、容错能力和安全性等多个方面。
通过对这些方面进行综合评估，可以全面地判断系统的稳定性水平。
在实际应用中，可以根据具体的系统特点和需求，选择合适的判断方法，从而有效地评估系统的稳定性。
自动控制原理地的总结之判断系统稳定性方法
幅值趋于0，相角趋于-270°。
N=-1，P=0，Z=P-2N=2
故闭环系统不稳定。
2、对数频率判定系统稳定性
在截止频率之前，在对数幅频曲线L(W)＞0.对应的频率范围对应的相角是否穿越 -180°
在V≠0时，也需要做增补线，从对数相频特性曲线上 处开始，用虚线向上补90°角（补到0°或180°）
例：已知系统的开环传递函数为 试用对数频率稳定判据判别系统闭环的稳定性。
解：
N=(N+)-(N-)=0-0=P/2
例1：已知系统特征方程为
判别系统是否稳定，若不稳定，求不稳定根的数目。
解：根据特征方程可知，其各项系数均为正。
列写劳思计算表并计算得：
当ε →0时， 故第一列有两次变号，系统特征方程有两个正根，系统不稳定。
例2：已知控制系统的特征方程为
试判定系统的稳定性。
解：根据系统的特征方程可知，其各项系数均为正。
（-1，j0）的圈ຫໍສະໝຸດ N，得到闭环传递函数在S平面的极点的个数Z
P通过G(S)可知 N：顺时针为负，逆时针为正
当V≠0时，需要做增补线 W:0
从幅相曲线 位置开始沿逆时针方向画 V×90°的圆弧增补线（理论半径为 ） 计算圈数时要包括所画圆弧的增补线在内。
例：某单位负反馈系统的开环传递函数为
试用奈氏判据判别闭环稳定性。
（b）实轴上 为根轨迹段
（c）渐近线的夹角与坐标：
（d）分离点坐标d：
解得 d1= -0.423
d2= -1.58 （舍去）因为d2不在根轨迹上
（e）与虚轴的交点坐标：
令S=jw 代入到式中得：
解得：
故
根轨迹图如下所示：
三、频率特性
自动控制原理总结之判断系统稳定性方法
判断系稳定性的方法一、 稳定性判据（时域）1、 赫尔维茨判据系统稳定的充分必要条件：特征方程的各项系数全部为正； 将系统特征方程各项系数排列成如下行列式；21231425310000000000000000a a a a a a a a a a a a a n nn n n n n n n n n--------=∆当主行列式及其对角线上的各子行列式均大于零时，即00031425313231211>∆>=∆>=∆>=∆-----------n n n n n n n n n n n n n n a a a a a a a a a a a a a则方程无正根，系统稳定。
赫尔维茨稳定判据之行列式直接由系数排列而成，规律简单明确，使用也比较方便，但是对六阶以上的系统，很少应用。
例；若已知系统的特征方程为0516188234=++++s s s s试判断系统是否稳定。
解：系统特征方程的各项系数均为正数。
根据特征方程，列写系统的赫尔维茨行列式。
5181016800518100168=∆由△得各阶子行列式；8690017281685181016801281811680884321>=∆=∆>==∆>==∆>==∆各阶子行列式都大于零，故系统稳定。
2、 劳思判据（1）劳思判据充要条件：A 、系统特征方程的各项系数均大于零，即a i >0；B 、劳思计算表第一列各项符号皆相同。
满足上述条件则系统稳定，否则系统不稳定，各项符号变化的次数就是不稳定根的数目。
（2）劳思计算表的求法：A 、列写劳思阵列，并将系统特征方程的系数按如下形式排列成列首两行，即：111212432134321275311642w s v s u u s c c c c s b b b b s a a a a s a a a a s n n n n n n n n n n n n----------B 、计算劳思表176131541213211-------------=-=-=n n n n n n n n n n n n n n n a a a a a b a a a a a b a a a a a b系数b i 的计算要一直进行到其余的b i 值都等于零为止。
1, 已知控制系统的特征方程,判别系统是否稳定性
1, 已知控制系统的特征方程，判别系统是否稳定性。
(1)0362=++s s (2)01006423=+++s s s (3)06176234=----s s s s解：(1)二阶系统特征方程的系数全为正，系统稳定。
(2)三阶系统特征方程的系数全为正，但中间两项系数乘积小于首末两项系数乘积，即100164⨯<⨯，系统不稳定。
(3)系统特征方程的系数有负号，系统不稳定。
2，已知系统的闭环传递函数表达式如下，试判断系统的稳定性。
(1)s s s s s M +++=235)4(10)( (2))9)(2(1)(2++-=s s s s M (3)65)7()(2+++=s s s k s M (4)1235)(23++-=s s s s M 解：(1)系统特征多项式s s s ++235，缺项（无常数项），系统不稳定。
(2)系统特征多项式)9)(2(2++s s ，特征方程有虚轴上的根，系统不稳定。
(3)系统特征多项式652++s s ，二阶系统的系数全为正，系统稳定。
(4)系统特征多项式12323++-s s s ，系数有负号，系统不稳定。
3，已知控制系统的特征方程如下，试用Routh 稳定判据判别系统的稳定性。
若系统不稳定，清指出位于右半s 平面的根的个数；如有对称于s 平面原点的根，清求其值。
(1)05432234=++++s s s s 解： Routh 表第一列符号改变两次，有两个根在右半平面，系统不稳定。
(2)03042257234=++++s s s s 解：Routh 表中第一列元素全部大于零，系统是稳定的。
(3)010114222345=+++++s s s s s 解：Routh 表第一列的+δ为很小正数，+-δ12是一个很大的负数。
第一列两次变号，有两个正根在右半平面，系统不稳定。
(4) 0478842345=+++++s s s s s解： Routh 表在Routh 表中1s 行全为零的情况，可由前一行2s 得到辅助多项式，然后对辅助多项式求导，得到的数据，构造新得行，代替全为零的行，将Routh 表继续计算下去。
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摘要现今数字信号处理理论与应用已成为一门很重要的高新科学技术学科，通过功能强大的MATLAB软件与数字信号处理理论知识相互融合在一起，既使我们对数字信号处理的理论知识能够有更加深厚的解也提高了动手能力，实践并初步掌握了MATLAB 的使用。
根据本次课题要求，通过使用MATLAB，方便了对系统函数的繁琐的计算，并且直观形象的用计算机进行模拟仿真，通过观察图，由图像的特征从而进一步的对系统进行形象的分析。
本课题中给出了系统函数，对其稳定性进行分析我们可以通过MATLAB画零极图观察极点的分布，另外还可以通过MATLAB分析系统的单位阶跃响应、单位脉冲响应、幅频相频特性的图形更加具体的对系统进行分析。
关键字：离散系统函数、MATLAB、零极点分布、系统稳定性。
一、设计原理1.设计要求（1）：根据系统函数求出系统的零极点分布图并且判断系统的稳定性。
（2）：求解系统的单位阶跃响应，并判断系统的稳定性。
（3）：求系统的单位脉冲响应，并判断系统的稳定性（4）：求出各系统频率响应，画出幅频特性和相频特性图（zp2tf,zplane，impz等）2、系统稳定性、特性分析进行系统分析时我主要利用MATLAB软件绘制出系统零极点的分布图、单位脉冲响应图、单位阶跃响应图等。
采用MATLAB 软件进行设计时我调用了软件本身的一些函数来对课题进行绘图和分析。
诸如zplane、impz、stepz、freqz等。
对系统函数的零极图而言：极点在单位圆内,则该系统稳定,极点在单位圆外，则该系统为非稳定系统。
当极点处于单位圆内，系统的冲激响应曲线随着频率的增大而收敛；当极点处于单位圆上，系统的冲激响应曲线为等幅振荡；当极点处于单位圆外，系统的冲激响应曲线随着频率的增大而发散。
系统的单位阶跃响应若为有界的则系统为稳定系统。
由以上的判据配合图形对系统的稳定性进行分析，达到我们的课程要求。
系统函数H（z）的零极点分布完全决定了系统的特性，若某系统函数的零极点已知，则系统函数便可确定下来。
因此，系统函数的零极点分布对离散系统特性的分析具有非常重要意义。
通过对系统函数零极点的分析，可以分析离散系统以下几个方面的特性：(1)系统单位样值响应h(n)的时域特性；(2)离散系统的稳定性；(3)离散系统的频率特性；二、MATLAB 绘图分析MATLAB 功能丰富，可扩展性强。
MATLAB 软件包括基本部分和专业扩展两大部分的功能。
基本部分包括：矩阵的运算和各种变换；代数和超越方程的求解；数据处理和傅立叶变换；数值部分等等，可以充分满足大学理工科本科的计算需要。
扩展部分称为工具箱。
它实际上是用MATLAB 的基本语句辩称的各种子程序集，用于解决某一方面的专门问题，或实现某一类的新算法。
在使用MATLAB 语言进行编程过程中，根据题目设计要求，需要用到得主要函数语言有clear ，figure ，impz ，zplane ，freqz ，stepz 等。
clear 清除变量和函数。
figure 即创建图形窗口的命令。
impz 绘制单位脉冲响应。
zplane 显示离散系统的零极点分布图。
freqz 绘制幅频特性图。
stepz 绘制单位阶跃响应图。
roots 求多项式的根。
plot 用于绘出函数图，plot （x ，y ），其中x 为横坐标，y 为纵坐标，且x ，y 一般为一维的。
axis 为人工选择坐标轴尺寸命令。
title(‘加图形标题')。
xlabel('加X 轴标记')。
ylabel('加Y 轴标记')。
grid on 加网格线。
subplot （m,n,p ）该命令将当前图形窗口分成m ×n 个绘图区。
（1）5147.13418.217.098.22505)(23420-++--+=z z z z z z z H1）zplane函数求解系统函数零极点分布对应分子多项式系数为B=[1,5,-50];对应分母多项式系数为A=[2,-2.98,0.17,2.3418,-1.5147];zplane(B,A);grid on;legend('零点','极点');title('零极点分布图');x=roots(A);y=roots(B);abs(x);零极点分布图为：零点rz=（-10,5）rp=（-0.9000,0.7000±0.6000i,0.9900）结合图形分析，极点都在圆内，所以该系统稳定。
2)求输入为单位阶跃序列时系统的响应B=[1,5,-50];A=[2,-2.98,0.17,2.3418,-1.5147];stepz(B,A,2000);grid on;title(‘单位阶跃系列输入的系统响应’);单位阶跃响应图为:由图可见，该系统的单位阶跃响应曲线随着n增大最终归于有界。
因此，验证了该系统是一个稳定系统。
3）系统的单位脉冲响应a=[1,5,-50];b=[2,-2.98,0.17,2.3418,-1.5147];impz(a,b,100);grid on;title(‘系统单位脉冲响应’)单位脉冲响应图为:由图可见，该系统的冲激响应曲线随着n增大而收敛。
因此，验证了该系统是一个因果稳定系统。
4）系统相频幅频特性图及分析cleara=[1,5,-50];b=[2,-2.98,0.17,2.3418,-1.5147];[H,w]=freqz(a,b,400,'whole');Hf=abs(H);Hx=angle(H);clffigure(1);plot(w,Hf);title('离散系统幅频特性曲线')figure(2) plot(w,Hx)title('离散系统相频特性曲线')系统幅频特性图为：由图可见，该系统的幅频特性曲线是一个凹面我们可以推断该系统具有带阻滤波的特性。
系统相频特性图为：由上我们可以看出系统在一个期间内的相位变化。
（2）5.0)(1-=z zz H 1）zplane 函数求解系统函数零极点分布对应分子多项式系数为 B=[1];对应分母多项式系数为 A=[1,-0.5]; zplane(B,A); grid on;legend('零点','极点'); title('零极点分布图'); x=roots(A); y=roots(B); abs(x);零极点分布图为：2)求输入为单位阶跃序列时系统的响应a=[1,-0.5];b=[1];stepz(B,A,2000);grid on;title(‘单位阶跃系列输入的系统响应’);单位阶跃响应图为:3）系统的单位脉冲响应a=[1,-0.5];b=[1];impz(a,b,100);grid on;title(‘系统单位脉冲响应’)单位脉冲响应图为:4）系统相频幅频特性图及分析cleara=[1,-0.5];b=[1];[H,w]=freqz(a,b,400,'whole');Hf=abs(H);Hx=angle(H);clffigure(1);plot(w,Hf);title('离散系统幅频特性曲线') figure(2) plot(w,Hx)title('离散系统相频特性曲线') 系统幅频特性图为：系统相频特性图为：（3）1)(2-=z z z H 1）zplane 函数求解系统函数零极点分布对应分子多项式系数为B=[1];对应分母多项式系数为A=[1,-1];zplane(B,A);grid on;legend('零点','极点');title('零极点分布图');x=roots(A);y=roots(B);abs(x);零极点分布图为：2)求输入为单位阶跃序列时系统的响应a=[1,-1];b=[1];stepz(B,A,2000);grid on;title(‘单位阶跃系列输入的系统响应’);单位阶跃响应图为:3）系统的单位脉冲响应a=[1,-1];b=[1];impz(a,b,100);grid on;title(‘系统单位脉冲响应’) 单位脉冲响应图为:4）系统相频幅频特性图及分析cleara=[1,-1];b=[1][H,w]=freqz(a,b,400,'whole');Hf=abs(H);Hx=angle(H);clffigure(1);plot(w,Hf);title('离散系统幅频特性曲线') figure(2) plot(w,Hx)title('离散系统相频特性曲线') 系统幅频特性图为：系统相频幅频特性图为：（4）2)(3-=z z z H1）zplane 函数求解系统函数零极点分布对应分子多项式系数为 B=[1];对应分母多项式系数为 A=[1,-2]; zplane(B,A); grid on;legend('零点','极点'); title('零极点分布图'); x=roots(A); y=roots(B); abs(x);零极点分布图为：2)求输入为单位阶跃序列时系统的响应a=[1,-2];b=[1];stepz(B,A,2000);grid on;title(‘单位阶跃系列输入的系统响应’);单位阶跃响应图为:3）系统的单位脉冲响应a=[1,-2];b=[1];impz(a,b,100);grid on;title(‘系统单位脉冲响应’) 单位脉冲响应图为:4）系统相频幅频特性图及分析cleara=[1,-2];b=[1];[H,w]=freqz(a,b,400,'whole');Hf=abs(H);Hx=angle(H);clffigure(1);plot(w,Hf);title('离散系统幅频特性曲线')figure(2) plot(w,Hx)title('离散系统相频特性曲线') 系统幅频特性图为：系统相频幅频特性图为：三、总结我通过画零极图分析极点分布，由极点都分布在单位圆内得出该系统为稳定的。
又通过作出系统的单位脉冲响应得出收敛的特性进一步验证了系统本身的稳定特性。
系统的单位阶跃响应的有界性也说明了系统的稳定性。
我还画出了系统的幅频相频特性图分析出系统具有的带阻滤波特性还有相位的变化，基本完成了课程设计的要求。
四、心得体会通过这次数字信号处理课程设计，使我对数字信号处理这门课程有了更深刻的认识，认识到了MATLAB软件的巨大功用并能初步掌握软件的使用方法，对以后的科学研究打下了一定的基础。