11、分析闭环零极点对系统时间响应特性的影响
解析:可从以下几方面考虑
(1) 稳定性:如果闭环极点全部位于 s 左半平面。则系统一定稳定;
(2) 运动形式:如果闭环系统无零点,且闭环极点均为实数极点,则时间响应一定是单调的;如果闭环系统极点均为复数极点,则时间响应般是震荡的。
(3) 超调量:超调量主要取决于闭环复数主导极点的衰减率,并与其它闭环零极点接近坐标 原点的程度有关。
(4)调节时间:调节时间主要取决于最靠近虚轴的闭环复数极点的复数的实部绝对值;如果 实数极点距离虚轴最近,并且它没有实数零点,则调节时间主要取决于该实数的模值。
(5) 实数零极点的影响:零点减小系统阻尼,使峰值时间提前,超调量增大;极点增大系统阻尼,使峰值之间迟后,超调量减小,它们的作用,随着它们本身接近坐标原点的程度而增强。
(6) 偶极子及其处理:远离原点的偶极子,其影响可忽略;接近原点的偶极子其影响必须考虑
(7) 主导极点:在 s 平面上,最靠近虚轴而附近有闭环零点的一些闭环极点,对系统的影响 最大。结合偶极子的处理原则,将高阶系统简化为二,三个主导极点和一两个零点,然后估算系统的单位阶跃响应的性能指标。
12、主导极点概念及应满足的条件:一个系统是否一定在主导点,为什么?
解析:
概念:稳定的高阶系统中,对于时间响应其特性起主要作用的闭环极点。
满足条件:(1) 距离虚轴最近而且附近没有其他零点和极点;(2) 其实部与其它极点实部的比值小于五分之一。
一个系统不一定有主导极点,可能没有满足主导极点存在条件的闭环极点。
13、对于单输入单输出线性定常系统 \(\dot{x} = Ax + bu, y = cx\),试说明为什么不能通过静态输出反馈 \(u = hy\) 实现闭环系统的极点任意配置。
对于单输入-单输出反馈系统 \(\Sigma_n = \left((A-bhc),b,c\right)\),闭环传递函数为:
式中,\(W_0(s) = c(sI-A)^{-1}b\) 为受控系统的传递函数。
由闭环系统特征方程可得闭环根轨迹方程:\(hW_0(s) = -1\)
当 \(W_0(s)\) 已知时,以 \(h\)(从 0 到 \(\infty\))为参变量,可得闭环系统的一组根轨迹。很显然,不