绘制根轨迹图

一、思考

        系统的根轨迹是当增益K从0变到无穷大时,闭环极点的轨迹,分为参数根轨迹和普通根轨迹,普通根轨迹即180°根轨迹,以系统增益K为参考量。根轨迹法就是一种用图解方法表示特征方程的根与系统某一个参数的全部数值关系的方法
       绘制根轨迹的目的:研究特定参数变化对系统性能的影响。将G(s)H(s)化为首1型,得到增益参数K。
       根轨迹绘图的一般规则:根轨迹各分支起始于开环极点,终止与开环零点;根轨迹连续且对称于s平面内的实轴;根轨迹图具有的根轨迹分支数,等于特征方程根的个数,即根轨迹分支数等于开环极点数;实轴上的根轨迹,由位于实轴上的开环极点和零点确定,如果实轴上某一实验点右边的实数极点和实数零点的总数为奇数,则该实验点位于根轨迹上。

二、例题

 

matlab求解:

%----Root-locus plot----
num = [1,3];
den = conv([1 1 0],[1 4 16]);%得到两个多项式相乘后的系数
%或者den = [1 5 20 16 0];
rlocus(num,den)
v = [-6 6 -6 6];
axis(v);%设置坐标轴范围和纵横比
%axis('square');
grid;
title('Root-Locus Plot of G(s) = K(s+3)/[s(s+1)(s^2+4s+16)]')

 

 

### 使用 MATLAB 绘制根轨迹图 #### 创建传递函数模型 为了绘制根轨迹,首先需要定义系统的开环传递函数。这可以通过指定分子和分母系数来完成。 ```matlab num = [1 4 100]; % 开环传递函数的分子多项式 den = [1 8 12 0]; % 开环传递函数的分母多项式 sys = tf(num, den); % 定义传递函数对象 ``` 上述代码创建了一个线性时不变(LTI)系统`sys`,其行为由给定的微分方程描述[^2]。 #### 绘制根轨迹 一旦有了LTI系统对象,就可以调用`rlocus`命令来生成该系统的根轨迹图: ```matlab figure; % 新建图形窗口 rlocus(sys); % 绘制根轨迹 grid on; % 显示网格以便更好地理解图像特征 title('Root Locus Diagram'); % 添加图表标题 xlabel('Real Axis'); ylabel('Imaginary Axis'); % 设置坐标轴标签 axis([-10 6 -18 18]); % 设定绘图区域边界以聚焦于感兴趣的极点位置变化区间 ``` 这段脚本不仅会显示根随增益K的变化而移动的情况,还会通过设置合适的坐标系界限使重要细节更加清晰可见。 #### 自动调整视窗大小 有时默认的可视化可能无法很好地展示所有的动态特性;这时可以手动设定`axis()`参数或利用MATLAB内置功能自动优化视角: ```matlab set(gcf,'Position',get(0,'Screensize')); % 将当前Figure最大化至全屏显示 zoom on; % 启用缩放模式允许交互探索不同尺度下的结构特点 daspect([1 1 1]); % 确保纵横比相等从而保持几何形状不失真 view(-90,-90); % 改变三维视角为二维正交投影便于观察平面分布状况 ``` 这些附加指令有助于提高最终呈现效果的质量并增强分析过程中的用户体验。
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