系统的稳定性分解学习教案

1、会计学1系统系统(xtng)的稳定性分解的稳定性分解第一页，共91页。第一节系统(xtng)的稳定性 稳定性的概念稳定性的概念(ginin)倒立摆倒立摆第七章第七章 系统系统(xtng)的的稳定性稳定性第2页/共91页第二页，共91页。第一节系统(xtng)的稳定性 稳定性的概念稳定性的概念(ginin)稳定稳定不稳定不稳定第七章第七章 系统系统(xtng)的稳的稳定性定性第3页/共91页第三页，共91页。第一节频率响应频率响应(pn l xin yn)与频率特性与频率特性频率响应(pn l xin yn)第七章第七章 系统系统(xtng)的稳定的稳定性性第4页/共91页第四页，共91页。第一

2、节系统(xtng)的稳定性判别判别(pnbi)系统稳定性的基本原则系统稳定性的基本原则 s )(sG s第七章第七章 系统系统(xtng)的稳定的稳定性性第5页/共91页第五页，共91页。第一节系统(xtng)的稳定性判别系统稳定性的基本判别系统稳定性的基本(jbn)原则原则若有部分极点位于虚轴上，而其余的极点均若有部分极点位于虚轴上，而其余的极点均在在 平面的左半平面，则系统称为临界稳定平面的左半平面，则系统称为临界稳定。 s第七章第七章 系统系统(xtng)的稳定的稳定性性第6页/共91页第六页，共91页。第二节劳斯稳定(wndng)判据系统系统(xtng)稳定的必要条件稳定的必要条件系统

3、稳定必要条系统稳定必要条件：即特征方程件：即特征方程的各项系数的各项系数0ia第七章第七章 系统系统(xtng)的稳的稳定性定性第7页/共91页第七页，共91页。第二节劳斯稳定(wndng)判据系统系统(xtng)稳定的充要条件稳定的充要条件第七第七章章 系统的稳定性系统的稳定性第8页/共91页第八页，共91页。第二节劳斯稳定(wndng)判据系统系统(xtng)稳定的充要条件稳定的充要条件第七第七章章 系统的稳定性系统的稳定性第9页/共91页第九页，共91页。第二节劳斯稳定(wndng)判据系统系统(xtng)稳定的充要条件稳定的充要条件第七第七章章 系统的稳定性系统的稳定性第10页/共91

4、页第十页，共91页。第二节劳斯稳定(wndng)判据系统系统(xtng)稳定的充要条件稳定的充要条件第七第七章章 系统的稳定性系统的稳定性第11页/共91页第十一页，共91页。第二节劳斯稳定(wndng)判据系统系统(xtng)稳定的充要条件稳定的充要条件第七第七章章 系统的稳定性系统的稳定性第12页/共91页第十二页，共91页。第二节劳斯稳定(wndng)判据系统系统(xtng)稳定的充要条件稳定的充要条件第七第七章章 系统的稳定性系统的稳定性第13页/共91页第十三页，共91页。第二节劳斯稳定(wndng)判据系统系统(xtng)稳定的充要条件稳定的充要条件第七第七章章 系统的稳定性系统的

5、稳定性第14页/共91页第十四页，共91页。第二节劳斯稳定(wndng)判据系统系统(xtng)稳定的充要条件稳定的充要条件第七第七章章 系统的稳定性系统的稳定性第15页/共91页第十五页，共91页。第二节劳斯稳定(wndng)判据系统系统(xtng)稳定的充要条件稳定的充要条件第七第七章章 系统的稳定性系统的稳定性第16页/共91页第十六页，共91页。第二节劳斯稳定(wndng)判据系统系统(xtng)稳定的充要条件稳定的充要条件第七第七章章 系统的稳定性系统的稳定性第17页/共91页第十七页，共91页。第二节劳斯稳定(wndng)判据系统系统(xtng)稳定的充要条件稳定的充要条件第七第七

6、章章 系统的稳定性系统的稳定性第18页/共91页第十八页，共91页。第二节劳斯稳定(wndng)判据系统系统(xtng)稳定的充要条件稳定的充要条件第七第七章章 系统的稳定性系统的稳定性第19页/共91页第十九页，共91页。第三节乃奎斯特稳定(wndng)判据Nyquist稳定稳定(wndng)判据判据第七章第七章 系统系统(xtng)的稳的稳定性定性第20页/共91页第二十页，共91页。第三节乃奎斯特稳定(wndng)判据Nyquist稳定稳定(wndng)判据判据12第七章第七章 系统系统(xtng)的稳定的稳定性性第21页/共91页第二十一页，共91页。第三节乃奎斯特稳定(wndng)判

7、据Nyquist稳定稳定(wndng)判据判据3第七章第七章 系统系统(xtng)的稳的稳定性定性第22页/共91页第二十二页，共91页。第三节乃奎斯特稳定(wndng)判据Nyquist稳定稳定(wndng)判据判据第七章第七章 系统系统(xtng)的稳定的稳定性性第23页/共91页第二十三页，共91页。第三节乃奎斯特稳定(wndng)判据Nyquist稳定稳定(wndng)判据判据第七章第七章 系统系统(xtng)的的稳定性稳定性第24页/共91页第二十四页，共91页。第三节乃奎斯特稳定(wndng)判据Nyquist稳定稳定(wndng)判据判据第七章第七章 系统系统(xtng)的的稳定

8、性稳定性第25页/共91页第二十五页，共91页。第三节乃奎斯特稳定(wndng)判据Nyquist稳定稳定(wndng)判据判据第七章第七章 系统系统(xtng)的稳定的稳定性性第26页/共91页第二十六页，共91页。第三节乃奎斯特稳定(wndng)判据Nyquist稳定稳定(wndng)判据判据12第七章第七章 系统系统(xtng)的的稳定性稳定性第27页/共91页第二十七页，共91页。第三节乃奎斯特稳定(wndng)判据Nyquist稳定稳定(wndng)判据判据34第七章第七章 系统系统(xtng)的稳的稳定性定性第28页/共91页第二十八页，共91页。第三节乃奎斯特稳定(wndng)判

9、据Nyquist稳定稳定(wndng)判据判据第七章第七章 系统系统(xtng)的稳的稳定性定性第29页/共91页第二十九页，共91页。第三节乃奎斯特稳定(wndng)判据Nyquist稳定稳定(wndng)判据判据第七章第七章 系统系统(xtng)的的稳定性稳定性第30页/共91页第三十页，共91页。第三节乃奎斯特稳定(wndng)判据Nyquist稳定稳定(wndng)判据判据乃奎斯特稳定判据乃奎斯特稳定判据(pn j)的一般步骤的一般步骤第一步第一步 第二步第二步 第三步第三步 【应用点评应用点评】Nyquist稳定判据判定最小相位系统稳定的条件稳定判据判定最小相位系统稳定的条件 第七第

10、七章章 系统的稳定性系统的稳定性第31页/共91页第三十一页，共91页。第三节乃奎斯特稳定(wndng)判据Nyquist稳定稳定(wndng)判据判据第七章第七章 系统系统(xtng)的稳的稳定性定性第32页/共91页第三十二页，共91页。第三节乃奎斯特稳定(wndng)判据Nyquist稳定稳定(wndng)判据判据开环含有积分环节的系统开环含有积分环节的系统(xtng)稳定性分析稳定性分析第七第七章章 系统的稳定性系统的稳定性第33页/共91页第三十三页，共91页。第三节乃奎斯特稳定(wndng)判据Nyquist稳定稳定(wndng)判据判据第七章第七章 系统系统(xtng)的稳的稳定

11、性定性第34页/共91页第三十四页，共91页。第三节乃奎斯特稳定(wndng)判据Nyquist稳定稳定(wndng)判据判据第七章第七章 系统系统(xtng)的稳定的稳定性性第35页/共91页第三十五页，共91页。第三节乃奎斯特稳定(wndng)判据Nyquist稳定稳定(wndng)判据判据第七章第七章 系统系统(xtng)的稳的稳定性定性第36页/共91页第三十六页，共91页。第三节乃奎斯特稳定(wndng)判据Nyquist稳定稳定(wndng)判据判据第七章第七章 系统系统(xtng)的稳定的稳定性性第37页/共91页第三十七页，共91页。第三节乃奎斯特稳定(wndng)判据Nyqu

12、ist稳定稳定(wndng)判据判据第七章第七章 系统系统(xtng)的的稳定性稳定性第38页/共91页第三十八页，共91页。第三节乃奎斯特稳定(wndng)判据Nyquist稳定稳定(wndng)判据判据第七章第七章 系统系统(xtng)的稳的稳定性定性第39页/共91页第三十九页，共91页。第三节乃奎斯特稳定(wndng)判据Nyquist稳定稳定(wndng)判据判据第七章第七章 系统系统(xtng)的稳的稳定性定性第40页/共91页第四十页，共91页。第三节乃奎斯特稳定(wndng)判据Nyquist稳定稳定(wndng)判据判据第七章第七章 系统系统(xtng)的稳的稳定性定性第41

13、页/共91页第四十一页，共91页。第三节乃奎斯特稳定(wndng)判据Nyquist稳定稳定(wndng)判据判据第七章第七章 系统系统(xtng)的稳的稳定性定性第42页/共91页第四十二页，共91页。第三节乃奎斯特稳定(wndng)判据Nyquist稳定稳定(wndng)判据判据第七章第七章 系统系统(xtng)的稳的稳定性定性第43页/共91页第四十三页，共91页。第三节乃奎斯特稳定(wndng)判据Nyquist稳定稳定(wndng)判据判据第七章第七章 系统系统(xtng)的稳定的稳定性性第44页/共91页第四十四页，共91页。第三节乃奎斯特稳定(wndng)判据Nyquist稳定稳

14、定(wndng)判据判据第七章第七章 系统系统(xtng)的稳定的稳定性性第45页/共91页第四十五页，共91页。第三节乃奎斯特稳定(wndng)判据Nyquist稳定稳定(wndng)判据判据第七章第七章 系统系统(xtng)的稳的稳定性定性第46页/共91页第四十六页，共91页。第三节乃奎斯特稳定(wndng)判据Nyquist稳定稳定(wndng)判据判据第七章第七章 系统系统(xtng)的稳的稳定性定性第47页/共91页第四十七页，共91页。第三节乃奎斯特稳定(wndng)判据Nyquist稳定稳定(wndng)判据判据具有延时环节的系统具有延时环节的系统(xtng)的稳定性分析的稳定

15、性分析第七第七章章 系统的稳定性系统的稳定性第48页/共91页第四十八页，共91页。第三节乃奎斯特稳定(wndng)判据Nyquist稳定稳定(wndng)判据判据具有延时环节的系统具有延时环节的系统(xtng)的稳定性分析的稳定性分析第七第七章章 系统的稳定性系统的稳定性第49页/共91页第四十九页，共91页。第三节乃奎斯特稳定(wndng)判据Nyquist稳定稳定(wndng)判据判据具有延时环节的系统具有延时环节的系统(xtng)的稳定性分析的稳定性分析应用点评应用点评第七第七章章 系统的稳定性系统的稳定性第50页/共91页第五十页，共91页。第三节乃奎斯特稳定(wndng)判据Nyq

16、uist稳定稳定(wndng)判据判据第七章第七章 系统系统(xtng)的稳定的稳定性性第51页/共91页第五十一页，共91页。第三节乃奎斯特稳定(wndng)判据Nyquist稳定稳定(wndng)判据判据第七章第七章 系统系统(xtng)的稳的稳定性定性第52页/共91页第五十二页，共91页。第三节乃奎斯特稳定(wndng)判据Nyquist稳定稳定(wndng)判据判据第七章第七章 系统系统(xtng)的稳定的稳定性性第53页/共91页第五十三页，共91页。第三节乃奎斯特稳定(wndng)判据Nyquist稳定稳定(wndng)判据判据第七章第七章 系统系统(xtng)的稳的稳定性定性第

17、54页/共91页第五十四页，共91页。第三节乃奎斯特稳定(wndng)判据Nyquist稳定稳定(wndng)判据判据第七章第七章 系统系统(xtng)的的稳定性稳定性第55页/共91页第五十五页，共91页。第三节乃奎斯特稳定(wndng)判据Nyquist稳定稳定(wndng)判据判据第七章第七章 系统系统(xtng)的稳的稳定性定性第56页/共91页第五十六页，共91页。第三节乃奎斯特稳定(wndng)判据Nyquist稳定稳定(wndng)判据判据第七章第七章 系统系统(xtng)的的稳定性稳定性第57页/共91页第五十七页，共91页。第三节乃奎斯特稳定(wndng)判据Nyquist稳

18、定稳定(wndng)判据判据第七章第七章 系统系统(xtng)的稳定的稳定性性第58页/共91页第五十八页，共91页。第四节伯德(b d)稳定判据 Nyquist图与图与Bode图的对应图的对应(duyng)关系关系第一第一Nyquist图上的单位圆对应于Bode图上的0分贝线，也是对数幅频特性图的横轴。单位圆之内即对应于对数幅频特性图的0分贝线以下，而单位圆之外则对应于对数幅频特性图的0分贝线以上。第二第二Nyquist图上的负实轴相当于Bode图上的 线，即对数相频特性图的 线。180180第三第三(d sn)Nyquist曲线与单位圆交点的频率，对应于对数幅频特性曲线与横轴交点的频率，即

19、输入与输出幅值相等时的频率，称为幅值穿越频率，或幅值交界频率，记为 。 c 第四第四Nyquist曲线与负实轴交点的频率，亦即对数相频特性与 线交点的频率，称为相位穿越频率，或相位交界频率，记为 。g 180第七第七章章 系统的稳定性系统的稳定性第59页/共91页第五十九页，共91页。第四节伯德(b d)稳定判据 Nyquist图与图与Bode图的对应图的对应(duyng)关系关系0ImReGH(-1,j0)(1,j0)0ImReGH(-1,j0)(1,j0)第七章第七章 系统系统(xtng)的稳的稳定性定性第60页/共91页第六十页，共91页。第四节伯德稳定(wndng)判据 正负正负(zh

20、n f)穿越的概念穿越的概念正负穿越正负穿越半正负穿越半正负穿越第七章第七章 系统系统(xtng)的稳定的稳定性性第61页/共91页第六十一页，共91页。第四节伯德稳定(wndng)判据 正负正负(zhn f)穿越的概念穿越的概念开环稳定开环稳定的系统的系统 0)()(lg20 jjHG开环不稳开环不稳定的系统定的系统0P0)()(lg20 jjHG第七章第七章 系统系统(xtng)的的稳定性稳定性第62页/共91页第六十二页，共91页。第四节伯德(b d)稳定判据Bode稳定稳定(wndng)判据判据第七章第七章 系统系统(xtng)的的稳定性稳定性第63页/共91页第六十三页，共91页。第

21、四节伯德(b d)稳定判据Bode稳定稳定(wndng)判据判据第七章第七章 系统系统(xtng)的稳定的稳定性性第64页/共91页第六十四页，共91页。第四节伯德稳定(wndng)判据Bode稳定稳定(wndng)判据判据第七章第七章 系统系统(xtng)的稳的稳定性定性第65页/共91页第六十五页，共91页。第四节伯德(b d)稳定判据应用点评应用点评第七章第七章 系统系统(xtng)的稳的稳定性定性第66页/共91页第六十六页，共91页。第四节伯德稳定(wndng)判据应用推广应用推广第七章第七章 系统系统(xtng)的稳定的稳定性性第67页/共91页第六十七页，共91页。第五节系统(x

22、tng)的相对稳定性相位相位(xingwi)裕度与幅值裕度裕度与幅值裕度第七章第七章 系统系统(xtng)的稳的稳定性定性第68页/共91页第六十八页，共91页。第五节系统(xtng)的相对稳定性相位相位(xingwi)裕度与幅值裕度裕度与幅值裕度第七章第七章 系统系统(xtng)的的稳定性稳定性第69页/共91页第六十九页，共91页。第五节系统(xtng)的相对稳定性相位相位(xingwi)裕度与幅值裕度裕度与幅值裕度1第七章第七章 系统系统(xtng)的稳的稳定性定性第70页/共91页第七十页，共91页。第五节系统(xtng)的相对稳定性相位相位(xingwi)裕度与幅值裕度裕度与幅值裕度

23、第七章第七章 系统系统(xtng)的稳定的稳定性性第71页/共91页第七十一页，共91页。第五节系统(xtng)的相对稳定性相位相位(xingwi)裕度与幅值裕度裕度与幅值裕度2第七章第七章 系统系统(xtng)的稳定的稳定性性第72页/共91页第七十二页，共91页。第五节系统(xtng)的相对稳定性相位相位(xingwi)裕度与幅值裕度裕度与幅值裕度第七章第七章 系统系统(xtng)的稳定的稳定性性第73页/共91页第七十三页，共91页。第五节系统(xtng)的相对稳定性相位相位(xingwi)裕度与幅值裕度裕度与幅值裕度第七章第七章 系统系统(xtng)的稳的稳定性定性第74页/共91页第

24、七十四页，共91页。第五节系统(xtng)的相对稳定性相位相位(xingwi)裕度与幅值裕度裕度与幅值裕度第七章第七章 系统系统(xtng)的稳的稳定性定性第75页/共91页第七十五页，共91页。第五节系统(xtng)的相对稳定性相位相位(xingwi)裕度与幅值裕度裕度与幅值裕度第七章第七章 系统系统(xtng)的的稳定性稳定性第76页/共91页第七十六页，共91页。第五节系统(xtng)的相对稳定性条件条件(tiojin)稳定系统稳定系统一个开环稳定的系统，开环传递函数为一个开环稳定的系统，开环传递函数为)()()()(sssssHsG21211111 第七章第七章 系统系统(xtng)的

25、的稳定性稳定性第77页/共91页第七十七页，共91页。第五节系统(xtng)的相对稳定性【应用【应用(yngyng)点评】影响系统稳定性的主要因素点评】影响系统稳定性的主要因素1由由Nyquist稳定判据或对稳定判据或对Bode稳定判据可知，降低系统开环稳定判据可知，降低系统开环增益，可增加系统的幅值裕度增益，可增加系统的幅值裕度和相位裕度，从而提高系统的和相位裕度，从而提高系统的相对稳定性。这是提高相对稳相对稳定性。这是提高相对稳定性的最简便方法。定性的最简便方法。第七章第七章 系统系统(xtng)的稳的稳定性定性第78页/共91页第七十八页，共91页。第五节系统(xtng)的相对稳定性【应

26、用点评【应用点评(din pn)】影响系统稳定性的主要因素】影响系统稳定性的主要因素2由系统的相对稳定性要求由系统的相对稳定性要求可知，可知，I型系统的稳定性好型系统的稳定性好，型系统稳定性较差，型系统稳定性较差，型及型及型以上系统就难型以上系统就难于稳定。因此，开环系统于稳定。因此，开环系统含有积分环节的数目一般含有积分环节的数目一般不能超过不能超过2。第七章第七章 系统系统(xtng)的稳的稳定性定性第79页/共91页第七十九页，共91页。第五节系统(xtng)的相对稳定性【应用点评】影响【应用点评】影响(yngxing)系统稳定性的主要因素系统稳定性的主要因素3延时环节和非最小相位环节延

27、时环节和非最小相位环节会给系统带来相位滞后，从会给系统带来相位滞后，从而减小相位裕度，降低稳定而减小相位裕度，降低稳定性，因而应尽量避免延时环性，因而应尽量避免延时环节或使其延时时间尽量最小节或使其延时时间尽量最小，应避免非最小相位环节出，应避免非最小相位环节出现。现。第七章第七章 系统系统(xtng)的的稳定性稳定性第80页/共91页第八十页，共91页。第五节系统(xtng)的相对稳定性【工程实例】基于【工程实例】基于(jy)Bode 稳定判据分析数控切纸机的交流伺服电机稳定判据分析数控切纸机的交流伺服电机的的PI速度控制系统的稳定性速度控制系统的稳定性第七章第七章 系统系统(xtng)的稳的稳定性定性第81页/共91页第八十一页，共91页。第五节系统(xtng