考研851 自动控制原理
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答:在系统中附加开环负实数零点时,可使系统根轨迹向 s 左半平面方向弯曲,或者说,附加开环负实数零点,将使系统的根轨迹图发生趋向附加零点方向的变形,而且这种影响将随开环零点接近坐标原点的程度而加强。增加开环零点使根轨迹左移,有利于改善系统的相对稳定性和动态性能。

增加开环极点使根轨迹右移,不利于系统的相对稳定性及动态性能,极点越接近原点,系统的稳定性越差。

附加开环零点的目的,除了要求改善系统稳定性而外,还要求对系统的动态性能有明显改善。然而,稳定性和动态性能对附加开环零点位置的要求,有时并不一致。增加开环零点也就是增加了闭环零点,闭环零点对系统动态性能的影响,相当于减小闭环系统的阻尼,从而使系统的过渡过程有出现超调的趋势,并且这种作用将随闭环零点接近坐标原点的程度而加强。此外,系统并非都是真正的一阶系统,当附加开环零点过分接近坐标原点时,也有可能使系统的过渡过程出现振荡。

9、根轨迹的规则。

表 4-1 根轨迹图绘制法则

序号 内容 法则
法则1 根轨迹的起点和终点 根轨迹起于开环极点(包括无限极点),终于开环零点(包括无限零点)
法则2 根轨迹的分支数、对称性和连续性 根轨迹的分支数等于开环极点数 \(n(n>m)\),或开环零点数 \(m(m>n)\)
根轨迹对称于实轴
法则3 根轨迹的渐近线 \(n-m\) 条渐近线与实轴的交角和交点为
$\(\varphi_a=\dfrac{(2k+1)\pi}{n-m}\quad(k=0,1,\cdots,n-m-1)\)\(<br>\)\(\sigma_a=\dfrac{\sum\limits_{i=1}^{n}p_i-\sum\limits_{j=1}^{m}z_j}{n-m}\)$
法则4 根轨迹在实轴上的分布 实轴上某一区域,若其右方开环实数零、极点个数之和为奇数,则该区域必是根轨迹
法则5 根轨迹的分离点与分离角 \(l\) 条根轨迹分支相遇,其分离点坐标由 \(\sum\limits_{j=1}^{m}\dfrac{1}{d-z_j}=\sum\limits_{i=1}^{n}\dfrac{1}{d-p_i}\) 确定;分离角等于 \((2k+1)\pi/l\)
法则6 根轨迹的起始角与终止角 起始角:\(\theta_{p_i}=(2k+1)\pi+\left(\sum\limits_{j=1}^{m}\varphi_{z_jp_i}-\sum\limits_{\substack{j=1\\(j\neq i)}}^{n}\theta_{p_jp_i}\right)\)
终止角:\(\varphi_{z_i}=(2k+1)\pi-\left(\sum\limits_{\substack{j=1\\(j\neq i)}}^{m}\varphi_{z_jz_i}-\sum\limits_{j=1}^{n}\theta_{p_jz_i}\right)\)
法则7 根轨迹与虚轴的交点 根轨迹与虚轴交点的 \(K^*\) 值和 \(\omega\) 值,可利用劳斯判据确定
法则8 根之和 $\(\sum_{i=1}^{n}s_i=\sum_{i=1}^{n}p_i\)$

10、什么是根轨迹?研究根轨迹有何意义?

解析:根轨迹简称根迹,它是开环系统某一参数从零变到无穷时,闭环系统特征方程的根在 s 平面变化的轨迹。根轨迹法是分析和设计线性定常控制系统的图解方法,使用非常简便,特别在进行多回路系统的分析时,应用根轨迹法比用其他方法更为简便,因此在工程实践中获得了广泛的应用。