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24.5 : 根轨迹的构建

根轨迹的构建涉及几个关键步骤,用于分析和可视化系统极点随增益变化的行为。根轨迹中的分支数等于闭环极点数,并且关于实轴对称。

对于正增益值,根轨迹位于实轴上奇数个有限开环极点或零点的左侧。根轨迹从开环极点开始,随着增益的增加,延着闭环极点的路径移动。它结束于开环零点,随着增益的继续上升,系统极点在此稳定下来。

如果函数随着 s 趋近于无穷大而趋近于无穷大,则它在无穷大处有一个极点。相反,如果函数趋近于零,则它在无穷大处有一个零点。当根轨迹向无穷大延伸时,它会遵循特定的渐近线。这些渐近线的方程由实轴截距及其角度决定,它们表示轨迹从极点到无穷大的路径。

要计算给定系统的这些路径,需要确定实轴截距和渐近线的角度。这些角度是根据极点和零点的数量得出的,并随着增益的增加而开始重复。渐近线角度的公式如下:

Equation1

其中 k 是整数,n 是极点的数量,m 是零点的数量。

完整的根轨迹图始于开环极点,终止于开环零点。此图遵循根轨迹法的规则,确保可以彻底分析和预测系统的稳定性和响应。

通过遵循这些步骤,工程师可以有效地使用根轨迹法来设计和调整控制系统,确保在各种操作条件下实现所需的性能和稳定性。这种方法可以清晰地显示系统极点如何随着增益的增加而迁移,有助于控制策略的稳健设计。

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Root LocusConstructionClosed loop PolesGainAsymptotesOpen loop PolesZerosStabilityControl SystemsPole MigrationReal axis InterceptAngles Of AsymptotesSystem ResponsePerformance Design

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