闭环系统的零极点图判定稳定性_12. Nyquist稳定性判据

本文介绍了Nyquist稳定性判据,用于在没有闭环传递函数特征方程的情况下,通过开环系统的传递函数判断闭环系统的稳定性。 Nyquist判据基于幅角原理,分析了Nyquist图(Polar Plot)在判断系统稳定性中的应用,并提供了具体的实例说明。

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第二种表示频率特性的图示方法是Nyquist Plot或者也叫Polar Plot,也就是把频率特性的实部与虚部在复平面上表示出来,角频率为变量。

从Nyquist Plot和Bode Plot出发,如果没有闭环传递函数的特征方程,如何从开环系统的传递函数或者频率响应得知闭环系统的稳定性呢? 本篇文章就主要讨论Nyquist稳定性判据。

本篇目录

  1. 临界稳定
  2. Nyquist稳定性判据
  3. 判断稳定性实例
  4. 本篇小节

1. 临界稳定

我们以一个简单的闭环系统来说明。从根轨迹中我们看出:如果

,那么系统就是稳定的。反之
,系统则不稳定。

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我们从闭环系统的根轨迹方程得知:

如果

并且是实数,那么我们有

于是每一个根轨迹上的点

都满足
参考资源链接:[改善Nyquist判据在非最小相位系统稳定性判定的应用](https://wenku.csdn.net/doc/6k0psfxtq5?utm_source=wenku_answer2doc_content) 在控制系统中,稳定性分析是确保系统正常运作的重要环节。对于非最小相位系统,传统的Nyquist判据分析可能会遇到曲线交错复杂、难以准确判断环绕圈数等问题。《改善Nyquist判据在非最小相位系统稳定性判定的应用》这篇论文提出了改进方法,以简化非最小相位系统稳定性分析的复杂性并提高准确性。具体步骤如下: 首先,理解Nyquist判据的基本原理,即一个闭环系统稳定性可以通过其开环传递函数的Nyquist曲线与-1+0j点的相对位置来判定。对于非最小相位系统,传统的分析方法可能会导致曲线交错,使得判断复杂化。改进的Nyquist判据引入了增补频率特性的概念,通过在Bode中补充低频段和高频段的信息,可以更清晰地观察到系统稳定性的变化。 其次,论文中提出了一种精确定义的“半穿越”概念。在分析过程中,半穿越次数被用于帮助计算曲线绕-1+0j点的圈数,这对于非最小相位系统而言尤为重要。通过这种方法,可以降低判断稳定性时的复杂性。 最后,论文还提供了一个计算和判断的三步流程,包括:1) 绘制开环传递函数的Nyquist曲线;2) 根据半穿越的定义和增补频率特性的计算方法确定曲线的环绕圈数;3) 判断环绕圈数与系统稳定性之间的关系。 通过这些步骤,工程师可以更准确地评估非最小相位系统稳定性,避免了传统方法中的误判和复杂计算。这种方法的提出,对于工程实践中的控制系统设计和分析具有重要的参考价值。如果你希望进一步深化对Nyquist判据的理解,并学习更多关于控制系统稳定性的分析技术,我建议你查阅《改善Nyquist判据在非最小相位系统稳定性判定的应用》这篇论文,它将为你提供深入的理论知识和实用的分析工具。 参考资源链接:[改善Nyquist判据在非最小相位系统稳定性判定的应用](https://wenku.csdn.net/doc/6k0psfxtq5?utm_source=wenku_answer2doc_content)
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