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1、1,4 系统的稳定性,系统稳定的充分必要条件 冲激响应必须是绝对可积的,即,要使系统稳定,H(s)的极点必须全部在S左半平面,或者是系统的特征方程的根的实部全部为负。 罗斯判据 设线性系统的特征方程为:,则系统稳定的充分必要条件是特征方程的全部系数为正值,并且由特征方程系数组成的罗斯阵的第一列系数也为正值。,2,罗斯判据,罗斯阵的形式为:,返回,3,举 例,三阶系统的特征方程为:,罗斯阵为,系统稳定的充分必要条件为,罗斯判据,4,改变一次符号,改变一次符号,根据罗斯判据确定系统为不稳定的情况:,罗斯阵第一列所有系数均不为零,但也有不全为正数的情况: 特征根在右开半平面的数目等于罗斯阵第一列系数
2、符号改变的次数。 例:线性系统的特征方程为:,罗斯阵为,可见系统不稳定,改变符号次数为2,表明有两个正实部的根。,5,根据罗斯判据确定系统为不稳定的情况:,罗斯阵某一行第一项系数为零,而其余系数不为零的情况。 可用有限小的正数代替零计算。 例:线性系统的特征方程为:,罗斯阵为,故有两个根在右半平面。实际上,改变一次符号,改变一次符号,6,根据罗斯判据确定系统为不稳定的情况:,罗斯阵某一行全为零的情况。表明特征方程有一些大小相等,方向相反的根。 例:线性系统的特征方程为:,罗斯阵为,构成辅助多项式:,其导数为:,返回,7,罗斯阵某一行全为零的情况,系统没有正实部根,有共轭虚根,其根为,即 ,所以
3、,系统有四个根,,罗斯阵变为,返回,8,例 1,设连续系统的系统函数为 ,其中D(s)=s3+2s2+4s+K,罗斯阵为,罗斯判据,则系统稳定时K的取值范围为_。,可见,系统稳定时K的取值范围为:0K8,0K8,9,例 2,已知如图所示系统,欲使系统稳定,试确定的取值范围;若系统属临界稳定,试确定它们在j轴上的极点的值。,解:先求系统函数,设变量X,代入表达式,故有,令,10,例 2,已知如图所示系统,欲使系统稳定,试确定的取值范围;若系统属临界稳定,试确定它们在j轴上的极点的值。,见罗斯判据,系统稳定时K的取值范围为:,D(s)=s4+5s3+8s2+6s+K, 罗斯阵为,要使系统属临界稳定
4、时罗斯阵的某一行为0,即 K=204/25。,辅助多项式:,其导数为:,从罗斯阵可知:系统没有正实部根,有共轭虚根,其根为,见罗斯判据,11,例 3,如图所示电路,试求: (1) 系统函数,解:用节点法列方程:,(2)K为何值时,系统稳定?,欲使系统稳定,必有 52K0 即 K2.5,12,例 3,(3)取K0.5,uS(t)= sint (t),求零状态响应u0(t)。,解: K0.5 时:,用比较系数法得:,故有,解得:,13,课堂练习题,系统特征方程如下,试判断该系统是否稳定。并确定具有正实部的特征根及负实部的特征根的个数。,(1),(2),系统特征方程如下,求系统稳定的K值范围。,(1),(2),在S右半平面有两个根,在S右半平面无根,有共轭虚根,