已知系统的闭环特征方程为3s^4+10s^3+5s^2+s+2=0,试用劳斯判据分析系统的稳
见图:
例3-5 已知线性系统的闭环特征方程为D(s)=s4+2s3+3s2+4s+5=0,试用劳斯稳定判据判别系统的稳定性
解:按表3-3所示规律,得劳斯表如下
s4 1 3 5
s3 2 4
s2 1 5
s1 -6 0
s0 5
由于劳斯表第一列元符号变化两次,系统有两个正实部根,该系统不稳定。
(2)劳斯稳定判据的特殊情况
应用劳斯判据建立的劳斯表,有时会遇到两种情况,使计算无法进行,因此需要进行相应的数学处理,而处理的原则是不影响劳斯稳定判据的判断结果。
劳斯表中某行第一列元等于零
如果出现这种情况,计算劳斯表下一行第一元时,会出现无穷现象,使劳斯稳定判据无法使用。例如系统特征方程为
D(s)=s4+3s3+s2+3s+1=0 (3-89)
列劳斯表为
s4 1 1 1
s3 3 3
s2 0 1
s1
有两种方法可以解决这种情况。第一种方法是用因子(s+a)乘原特征方程,a是正实数,再对新特征方程应用劳斯判据判断。如用(s+3)乘式(3-89),得新特征方程为
D(s)=s5+6s4+10s3+6s2+10s+3=0
列劳斯表为
s5 1 10 10
s4 6 6 3
s3 9 9.5
s2 -0.33 3
s1 91.4 0
s0 3 可见第一列元符号改变两次,所以有两个正实部根,系统不稳定。
第二种方法是用一个小正数 代替第一列中等于零的元素,继续劳斯表的列写,最后取 即可。如式(3-89)的劳斯表为
s 4 1 1 1
s 3 3 3
s 2
1
s 1
s 0 1 因为 ,所以 <0,劳斯表第一列变符号两次,系统有两个正实部根,系统不稳定。显然两种处理方法判断结果相同。
劳斯表中出现全零行
若系统存在对称坐标原点的极点时会出现全零行这种情况。当劳斯表中出现全零行,可用全零行上面一行的系数构造一个辅助方程F(s)=0,并将辅助方程对s求导,其导数方程的系数代替全零行的各元素,就可按劳斯稳定判据的要求继续运算下去。辅助方程的次数通常为偶数,它表明数值相同符号相反的根数,而且这些根可由辅助方程求出。
例3-6 系统特征方程如下,试用劳斯稳定判据判别系统的稳定性。
D(s)= s 3+10 s 2+16 s +160=0
解:列劳表斯为
s 3 1 16
s 2 10 160 ←辅助方程F(s)=0的系数
s 1 0 0 ←出现全零行由s 2行系数构造辅助方程为
F(s)=10 s 2+160
对辅助方程F(s)的变量s求导数,得导数方程
用导数方程的系数代替全零行相应的元素,得新劳斯表为
s 3 1 16
s 2 10 160
s 1 20 0 ←构成新行
s 0 160 第一列不变号,故系统无正实部根,但因出现全零行,解辅助方程F(s)得一对共轭复根 ,所以系统属临界稳定。
如图所示
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张居神衰: 不稳定,两个根 因为3(ε-3)/ε小于零,不稳定,第一列变号两次所以有两个根
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牡丹江市17741214008: 系统的特征方程为:s^4+3s^3+5s^2+4s+2=0,运用劳斯稳定性判断系统的稳定性 - ?
张居神衰:[答案] 列劳斯表如下: s^4 1 5 2 s^3 3 4 s^2 11/3 2 s^1 26/11 s^0 2 第一列均为正数 因此系数稳定.
牡丹江市17741214008: 1.设系统的特征方程为s^4+2s^3+3s^2+4s+5=0,试判别系统的稳定性. - ?
张居神衰: S=1
牡丹江市17741214008: 已知控制系统的特征方程S4+2S3+10S2+24S+80=0,试应用劳斯稳定判据判断系统的稳定性 - ?
张居神衰: 列劳思表: s^4 1 10 80 s^3 2 24 0 s^2 (20-24)/2=-2 80 s^1 (-48-160)/(-2)=104 s^ 80 第一列系数有2次变号,故系统不稳定,且有2个正实部根.
牡丹江市17741214008: 1、劳斯判据只适用于特征方程是的代数方程 - 上学吧普法考试?
张居神衰: 1、单位阶跃输入引起的稳态误差为零,则开环传函,这里就是G(s)是1型或1型以上系统, 2、系统特征方程为,S³+4S²+6S+4=0,两边除S³+4S²+6S,则1+4/(S³+4S²+6S)=0,也即1+G(s)=0,因此满足条件的三阶系统G(s)=4/(S³+4S²+6S)