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试用劳斯判据判别系统稳定时,系数之间的关系。
解题过程:
(1)系统稳定的必要条件是特征方程式的系数均大于零, 并且没有缺项,所以
a0 0, a1 0, a2 0, a3 0
解题过程:
(2)列劳斯表
例5:已知系统特征方程
试用劳斯判据判别系统的稳定性。
解题过程:
(1)系统稳定的必要条件是特征方程式的系数均大于零, 并且没有缺项,所以满足必要条件

做一枚螺丝钉,那里需要那里上。20. 12.1218 :38:281 8:38De c-2012 -Dec-2 0

日复一日的努力只为成就美好的明天 。18:38:2818:38:2818:38Satur day, December 12, 2020

安全放在第一位,防微杜渐。20.12.1220.12.1218:38:2818:38:28December 12, 2020
➢ 第二种情况,先用全零行的上一行元素构成一个 辅助方程,再将上述辅助方程对 s 求导,用求导后的 方程系数代替全零行的元素,继续完成劳斯表.
它的次数总是偶数,它表示特征根中出现关于原点对 称的的根的数目(这些根或为共轭虚根;或为符号相 异但绝对值相同的成对实根;或为实部符号相异而虚 部数值相同的成对的共轭复根;或上述情况同时存在。
解题过程:
(2)列劳斯表
例6:已知系统特征方程
试用劳斯判据判别系统的稳定性。
解题过程:
(1)系统稳定的必要条件是特征方程式的系数均大于零, 并且没有缺项,所以满足必要条件
解题过程:
(2)列劳斯表
例7:已知系统特征方程
试用劳斯判据判别系统的稳定性。
解题过程:
(1)系统稳定的必要条件是特征方程式的系数均大于零, 并且没有缺项,所以不满足必要条件,系统不稳定
第 节 线性定常系统的稳定性
如果系统不能恢复到原平衡状态甚至越偏越远, 则称系统是不稳定的或不具有稳定性。
几点注意:
1、稳定性是控制系统的重要性能,是系统正常 工作的首要条件。
2、稳定性是控制系统的一种固有特性,只取决 与系统的结构参数,与系统的输入无关。
3、系统稳定性是指自由响应(零输入响应)下 的稳定性,即讨论系统输入为零,初始偏差不 为零时的稳定性。
稳态响应
L1[ Ui (s) 1 RCs
]
UC
(0)e
t RC
动态响应
第2节 控制系统时域系统的性能指标
(1)R=1KΩ,C=1uF, Uc(0)=1V (2)R=10KΩ,C=1uF, Uc(0)=2V
稳态性能 指标
稳态性能指标
采用稳态误差ess来衡量,其定义为:当时间t 趋于无穷时,系统输出响应的期望值与实际
I (s) Ui (s) UC (s) R
UC (s)
1 sC
I (s) U C (0) s
解题步骤: (3)合并得到输出的拉普拉斯变换为
UC
(s)
Ui (s) 1 RCs
RCUC (0) 1 RCs
(4)对系统进行拉普拉斯反变换,
UC
(t)
L1[ Ui (s) 1 RCs
]
L1[
RCU C (0)] 1 RCs

加强自身建设,增强个人的休养。2020年12月12日 下午6时 38分20.12.1220.12.12

精益求精,追求卓越,因为相信而伟 大。2020年12月12日 星期六 下午6时 38分28秒18:38:2820.12.12

让自己更加强大,更加专业,这才能 让自己 更好。2020年12月下 午6时38分20.12.1218:38December 12, 2020
第 节 线性定常系统的稳定性
系统用微分方程描述,如何确定系统是否稳定?
线性定常系统稳定的充分必要条件
设n 阶线性定常系统的微分方程为
对上式作拉氏变换,得
当R(s)=0,得到在初始状态影响下系统的时间
响应(即零输入响应)为
若pi为系统特征方程D(s)=0的根且当pi各
不相同时,有
若系统所有特征根pi的实部均为负值,即 Re[pi]<0 则零输入响应(暂态响应)最
例如,系统的特征方程为
,列劳
斯表为
s3 1 1 s2 2 2 辅助方程2s2 2 0 s1 4 0 辅助方程求导后的系数 s0 2
由上看出,劳斯表第一列元素符号均大于零,故系统
不含具有正实部的根,而含一对纯虚根,可由辅助方

解出 。
例8:已知系统特征方程
试用劳斯判据判别系统的稳定性。
解题过程:
第1节 线性定常系统的时域响应
系统在输入信号r(t)作用下,输出c(t)随时间变化的规律,
即微分方程的解,就是系统的时域响应。
第1节 线性定常系统的时域响应
系统在输入信号r(t)作用下,输出c(t)随时间变化的规律可
概括为,
c(t)=c1(t)+c2(t) 系统结构,参数,输入信号
动态响应
稳态响应
解题过程:
(2)列劳斯表
有两种特殊情况需要说明: *1.劳斯表中某一行的第一个元素为零,而该行
其它元素并不为零,则在计算下一行第一个 元素时,该元素必将趋于无穷大,以至劳斯 表的计算无法进行。
s4 1 1 1
s3 2 2
s2 0 1
s1 -2 0
有两种特殊情况需要说明:
*2.劳斯表中某一行的元素全为零。则表示在s平
当输入电压Ui(s)=0时,有
UC (t) UC (0)eTt , T RC
UC () 0
第 节 线性定常系统的稳定性
一个问题
特征方程的根无法直接求出,那怎么判断稳定性?
3.1小节. 劳斯判据
(1) 线性定常系统的劳斯判据 设控制系统的特征方程式为
➢ 首先,劳斯稳定判据给出控制系统稳定的必要条 件是:控制系统特征方程式的所有系数 均为正值,且特征方程式不缺项。 ➢ 其次,劳斯稳定判据给出控制系统稳定的充分条 件是:劳斯表中第一列所有项均为正号。
第 章 控制系统的时域分析
稳 准 快
• 稳定性概念与充分必要条件 • 劳斯判据与赫尔维茨判据 • 稳态裕度
• 稳态误差的定义 • 稳态误差分析与计算 • 静态误差系数
• 一阶系统的动态响应分析 • 二阶系统的动态响应分析 • 高阶系统的动态响应
第1节 线性定常系统的时域响应
对输入r(t)分析? 对输出c(t)随时间变化的规律进行分析
(1)系统稳定的必要条件是特征方程式的系数均大于零, 并且没有缺项,所以满足必要条件
解题过程:
(2)列劳斯表
劳斯表中第一列元素符号没有改变,系统 没有右半平面的根,但由P(s)=0求得
一对共轭虚根 临界稳定
例9:已知系统特征方程
试用劳斯判据判别系统的稳定性。
解题过程:
(1)系统稳定的必要条件是特征方程式的系数均大于零, 并且没有缺项,所以不满足必要条件,系统不稳定
系统结构,参数,初始条件
第1节 线性定常系统的时域响应
稳态响应的概念 从系统时域响应的两部分看,稳态分量(特解)是系统在时间
t→∞时系统的输出,衡量其好坏是稳态性能指标:稳态误差。
第1节 线性定常系统的时域响应
动态响应的概念
系统响应的暂态分量是指从t=0开始到进入稳态之前的这一段过程
,采用动态性能指标(瞬态响应指标),如快速性、平稳性等来衡量。
例3:设控制系统的特征方程式为
试用劳斯判据判别系统的稳定性。
解题过程:
(1)系统特征方程式的系数均大于零,并且没有缺项, 所以稳定的必要条件满足。
(2)列劳斯表
解题过程:
(3)由于该表第一列系数的符号变化了两次,所以该方程中 有二个根在复平面的右半平面,因而系统不稳定。
例4:已知三阶系统特征方程为
面内存在一些大小相等符号相反的实根或共 轭虚根,系统是不稳定的。
s4 1 s3 2 s2 0
11 22 0
➢ 第一种情况,可用一个很小的正数ε代替为零的元
素,然后继续进行计算,完成劳斯表。例如,系
统的特征方程为
其劳斯表如左:
因为劳斯表第一列元素 的符号改变了两次,所 以系统不稳定,且有两 个正实部的特征根。
例1: 如图是一个由电阻与电容构成的RC低通滤波电路, 其中Ui为输入电压,UC为输出电压,求出该低通滤波电 路的时域响应。
解题步骤:
(1)根据电路理论,列出系统的微分方程
i(t) U i (t) U C (t) R
1
UC (t) C i(t)dt
(2)两边取拉普拉斯变换,得到因果关系式

相信命运,让自己成长,慢慢的长大 。2020年12月12日星 期六6时 38分28秒Saturday, December 12, 2020
或具有负的实部,即:
Re( si ) 0
i 1,n, si为特征根
或者称所有特征根位于S平面的开左半部分。
j
S平 面
0
例2 一个系统的闭环传递函数为:
(s) C(s)
(s 6)( s 16)
R(s) (s 8)( s 9)( s 4 j5)( s 4 j5)
试说明系统的稳定性。
➢ 几点说明
劳斯表是三角形。在展开的劳斯表中,为了简化 其后的数值运算,可以用一个正数去除或乘某一 行的各项,这时并不改变稳定性结论;
如果必要条件不满足(即特征方程系数不全为正 或缺项),则可断定系统是不稳定或临界稳定;
如果必要条件满足,就需要列出劳斯表,检查表 中第一列的数值是否均为正值,如果是,则系统 稳定,否则系统不稳定,并且系统在复平面右半 平面极点的个数等于劳斯表第一列系数符号改变 的次数。
•ห้องสมุดไป่ตู้
这些年的努力就为了得到相应的回报 。2020年12月12日星 期六6时 38分28秒18:38:2812 December 2020

科学,你是国力的灵魂;同时又是社 会发展 的标志 。下午6时38分 28秒下 午6时38分18:38:2820.12.12

每天都是美好的一天,新的一天开启 。20.12.1220.12.1218:3818:38:2818:38:28Dec-20
动态性能 指标
峰大值家时好间,t我p:叫从峰零值时时刻到达峰值的时间,
即间阶。跃我响的应英曲文线名从叫tt=p0,开始上升到第一个
峰请值看所:需要的时间.
动态性能 指标
大最家大好 超, 调我 量M叫p:最阶大跃超响调应量曲。线我的的最英大文峰值
名与叫稳M态p值,的直差播与号稳:态值之比,即
M
p
c(t p ) c() c()
解 : 系 统 的 特 征 方 程 为: (s 8)(s 9)(s 4 j5)(s 4 j5) 0 对 应 的 四 个 特 征 根 分 别为 : s1 8, s2 9, s3,4 4 j5 可 见 , 其 实 部 全 部 为 负数 , 该 系 统 是 稳 定 的 。
思考: 如图是一个由电阻与电容构成的RC低通滤波电路, 其中Ui为输入电压,UC为输出电压,试问该低通滤波电 路系统稳定吗?
终将衰减到零,
这样的系统就是稳定的。
反之,若特征根中有一个或多个根具有正实部 时,则暂态响应将随时间的推移而发散,即
这样的系统就是不稳定的。 综上所述,系统稳定的充分必要条件是系统
特征根的实部均小于零,或系统的特征根均在 根平面的左半平面。
结论
综上所述,系统稳定的充分必要条件为:
系统所有特征根(即传递函数极点)均为负实数
100 %
动态性能 指标
大家好,我叫调整时 间。我的英文名叫ts, 请看:
动态性能 指标
大家好,我叫振荡次 数。我的英文名叫N, 请看:
第 节 线性定常系统的稳定性
如果系统受到干扰(如电源、负载波动),偏离了平衡状态,而当扰动 消失后,系统仍能逐渐恢复到原平衡状态,则称系统是稳定的或具有稳定性。
➢ 如果特征方程式所有系数都是正值,将多项 式的系数排成下面形式的行和列,即为劳斯 表。
表中,系数b 的计算,一直进行到后面的全部为零时为
止。同样采用上面两行系数交叉相乘的方法,可以求出
c、d、e、f 等系数,这个过程一直进行到n+1行为止。 其中第n+1行仅第一列有值,且正好是方程最后一项an 。
解题过程:
(2)列劳斯表
劳斯表中第一列元素符号改变一次,系统不稳定,
且有一个右半平面的根,由P(s)=0得
练习: √


生活中的辛苦阻挠不了我对生活的热 爱。20.12.1220.12.12Saturday, December 12, 2020

人生得意须尽欢,莫使金樽空对月。18:38:2818:38:2818:3812/12/2020 6:38:28 PM
值之差。即
ess
lim[r(t) c(t)]
t
大家好,我叫稳态误差。
我的英文名叫ess,私聊
请拨:
ess
lim[r(t)
t
c(t)]
动态性能 指标
上升时间:从零时刻首次到达稳态值的时 间大,家即好阶,跃我响叫应上曲升线时从t=0开始第一次上升 到间稳。态我值的所英需文要名的叫时tr间,。
请看:
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