Учебники

Системы управления — Root Locus

На диаграмме корневого локуса мы можем наблюдать путь полюсов замкнутого контура. Следовательно, мы можем определить природу системы управления. В этом методе мы будем использовать передаточную функцию с разомкнутым контуром, чтобы узнать стабильность системы управления с замкнутым контуром.

Основы корневого локуса

Корневой локус — это локус корней характеристического уравнения путем изменения коэффициента усиления системы K от нуля до бесконечности.

Мы знаем, что характеристическое уравнение замкнутой системы управления

$$ 1 + G (s) H (s) = 0 $$

Мы можем представить $ G (s) H (s) $ как

$$ G (s) H (s) = K \ гидроразрыва {N (S)} {D (s)} $$

Куда,

  • K представляет множитель

  • N (s) представляет собой числитель, имеющий (факторированный) полином n- го порядка от ‘s’.

  • D (s) представляет знаменатель, имеющий (факторированный) полином m- го порядка от ‘s’.

K представляет множитель

N (s) представляет собой числитель, имеющий (факторированный) полином n- го порядка от ‘s’.

D (s) представляет знаменатель, имеющий (факторированный) полином m- го порядка от ‘s’.

Подставим значение $ G (s) H (s) $ в характеристическое уравнение.

$$ 1 + к \ гидроразрыва {N (S)} {D (s)} = 0 $$

$$ \ Rightarrow D (s) + KN (s) = 0 $$

Случай 1 — К = 0

Если $ K = 0 $, то $ D (s) = 0 $.

Это означает, что полюса замкнутого контура равны полюсам разомкнутого контура, когда K равно нулю.

Случай 2 — K = ∞

Переписать приведенное выше характеристическое уравнение как

$$ K \ left (\ frac {1} {K} + \ frac {N (s)} {D (s)} \ right) = 0 \ Rightarrow \ frac {1} {K} + \ frac {N ( с)} {D (s)} = 0 $$

Замените $ K = \ infty $ в приведенном выше уравнении.

$$ \ frac {1} {\ infty} + \ frac {N (s)} {D (s)} = 0 \ Rightarrow \ frac {N (s)} {D (s)} = 0 \ Rightarrow N ( з) = 0 $$

Если $ K = \ infty $, то $ N (s) = 0 $. Это означает, что полюса замкнутого контура равны нулям разомкнутого контура, когда K бесконечность.

Из приведенных выше двух случаев можно сделать вывод, что ветви корневого локуса начинаются с полюсов разомкнутого контура и заканчиваются в нулях разомкнутого контура.

Угловое состояние и условие величины

Точки на ветвях корневого локуса удовлетворяют условию угла. Таким образом, условие угла используется, чтобы узнать, существует ли точка на ветви корневого локуса или нет. Мы можем найти значение K для точек на ветвях корневого локуса, используя условие величины. Таким образом, мы можем использовать условие величины для точек, и это удовлетворяет условию угла.

Характеристическое уравнение замкнутой системы управления

$$ 1 + G (s) H (s) = 0 $$

$$ \ Rightarrow G (s) H (s) = — 1 + j0 $$

Фазовый угол $ G (s) H (s) $ равен

$$ \ angle G (s) H (s) = \ tan ^ {- 1} \ left (\ frac {0} {- 1} \ right) = (2n + 1) \ pi $$

Условие угла — это точка, в которой угол передаточной функции разомкнутого контура нечетно кратен 180 0 .

Величина $ G (s) H (s) $ составляет —

$$ | G (s) H (s) | = \ sqrt {(-1) ^ 2 + 0 ^ 2} = 1 $$

Условием величины является то, что точка (которая удовлетворяла условию угла), в которой величина передаточной функции разомкнутого контура равна единице.